KR101155052B1 - 도장 시스템 - Google Patents

Abstract

점도가 높은 수계 도료를 사용하더라도 중심부로부터 바림부에 서서히 도장막 두께를 매끄럽게 형성할 수 있고, 규모가 큰 설비나 비용을 들이지 않고 고효율로 도막 건조를 실시할 수 있고, 경험이 적은 작업자라도 고품질의 도장을 단시간에 할 수 있는 보수를 위한 도장 시스템을 제공한다.

본 도장 시스템의 일부의 도장 스텝에 있어서 사용되는 스프레이건(1)은 방아쇠부(34)를 붙잡고 파지부(8) 쪽으로 끌어 들이면 밸브부(16)는 밸부좌부(15)로부터 떨어지고 밸브부(16)가 열리기 시작한다. 밸브부(16)에 공기제한부(18)가 설치되어 있기 때문에 밸브부(16)가 열리기 시작하여 큰 공기압력이 나오더라도 압력을 적절히 감압하기 때문에 반클러치 상태에서의 도장에 극히 적합하다.

건조 스텝에서는 수계 도료의 도막면으로부터 소정의 거리를 떨어져서 히터관을 설치하고 도막면에 대해 소정의 파장역을 포함하는 열량을 발하는 히터관으로 소정 시간 가열하고 그 후 발열을 계속한 상태에서 소정 시간, 팬(fan)으로 바람을 쏘인다.

도장, 도료, 스프레이건, 점성, 피도포면, 발열체, 건조, 공기압 조절수단, 파장, 분무상태, 바림도장, 공급통로, 분사, 반클러치, 열방사, 흡수 스펙트럼, 증 발량, 증발률, 풍속, 풍량

Description

도장 시스템{Paint System}

본 발명은 보수를 위한 도장 시스템에 관하여, 보다 상세하게는 예를 들면 자동차의 차체 등의 손상부위를 판금이나 퍼티에 의하여 수복한 후에, 특히 수계 도료를 사용하여 보수하기 위한 도장 시스템에 관한 것이다.

최근, 세계적인 지구환경보호활동이 활발해짐에 따라, 환경부하물질의 삭감이 중요한 과제가 되고 있다. 자동차 도장 라인에 있어서는 도료 속에 포함되는 대기오염의 원인이 되고 있는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기화합물)나 도장도금 건조로 등에서의 에너지소비에 의하여 지구온난화의 원인이 되는 CO ₂ 가 많이 배출되고 있다.

지금까지 일반적으로는 일본 국내에서는 자동차 도장에 있어서의 보수공정에서는 유기용제의 도료를 사용하여 손상부의 보수를 실시하는 것이 실태인데, 상술한 바와 같이 세계적인 환경문제이기도 한 상기 VOC대책, PRTR법(pollutant Release and Transfer Register : 화학물질 배출 파악관리 추진법), 소방법 등의 관점에서 자동차 제조회사의 생산라인뿐만 아니라, 보수업계에 있어서도 대책을 강 구하는 필요성이 중요하게 되었다.

이와 같은 배경에서 사용재료도 변천이 이루어지고 있다. 보수업계에 있어서는 크실렌?톨루엔이란 특정 화학약품이 지정된 용제를 삭감하기 위해서 그것을 대신할 용제 사용률이 낮은 에코타입(eco-type)의 도료가 시장에 투입되고 있다.

그리고 탈취의 문제, 저용제의 문제, 상술한 PRTR법 문제, VOC대책의 문제 등으로부터 수성도료가 시장에 투입되기 시작하였다. 이에 따라 보수업계, 즉 도료의 사용자측에 있어서도 상기 재료의 변천과 함께 작업기술이나 작업환경의 재검토가 필요하게 되었다.

상기 환경문제에 대응하기 위해서는, 종래의 유기용제 희석형 도료(이하, 단순히 「유기용제형 도료」라고 함)를 대신하여 수(水)희석형 도료(이하, 단순히「수계 도료」또는「수성 도료」라고 함)를 사용함으로써 도장작업환경의 개선 및 폐수처리부하의 저감이 기대된다.

그러나, 수계 도료를 사용하는 것에 대해서는 여러 가지 문제가 있다.

제1의 수계 도료의 문제는 점도에 기인한다. 스프레이건으로 분무할 때, 사용되는 도료의 점도를 포드 컵(Ford Cup)법으로 나타내면, 20~50초/Fc인 것에 대해서 종래의 유기용제형 도료의 점도가 포드 컵법으로 나타내면 10~18초/Fc 컵이다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이 수계 도료는 고점도 타입인 것이 주류이다. 그래서 통상 사용되고 있는 스프레이건에서는, 스프레이건으로부터의 분무상태를 균일하게 하기가 어렵고, 도장면에 있어서의 오렌지필(orange peel)적인 표면이 되고 품질상의 문제가 발생하기가 쉽다.

특히, 블록도장에서는 그다지 문제가 없는 경우라도 작업상 필요불가결한 바림(gradation) 도장 작업시의 표면의 상태가 나쁘게 되고, 바림기능이 작용하지 않고, 수리차의 비보수면과 보수면의 차이가 눈에 띄기 쉬워진다.

제2의 수계 도료의 문제는 예열에 기인한다. 수계 도료는 고점도이기 때문에 도장상의 문제가 생기는데, 이와 같은 수계 도료를 유기용제계 도료와 마찬가지로 점도를 낮게 하여 도장 작업성을 높이기 위해 물로 희석된 상태로 도료에 제공하는 시도가 되고 있다. 그러나, 유기용제계에 비해서 용매인 물의 증발 속도가 느리기 때문에 자동차 제조회사의 생산 라인에서는 도장 부스와 도장 건조로의 사이에 물을 증발시키기 위한 예열 예열 존의 공간를 확보하고, 그 설비를 설치해야 한다는 별도의 문제가 생긴다. 이와 같은 예열 존의 공간는 보수의 현장에 있어서 설치하는 것은 어렵고, 자동차 제조회사에서도 많은 에너지를 소비하기 때문에 수성 도료를 도입할 수 없다는 문제가 있다.

상술한 바와 같은 사정으로부터, 수계 도료의 도장시의 공조의 허용범위를 넓히고, 그 후의 예열 공정을 대폭으로 삭감할 수 있는 수계 도료의 도장 방법 및 도장장치가 특허문헌 1(일본국 특허공개 2003-251250호 공보)에 제안되어 있다.

이 특허문헌 1의 도장 방법은 피도장면에 수성 도료를 도장 건으로 도장하는 방법으로, 이 수성 도료의 도장 직전에서 도장 종료시까지 피도물 및 이 피도물에 도착(塗着)하는 분무도료 입자에 대해 열선 조사(照射)를 실시하고 도착도료의 고형분을 제어한다는 것이다.

그리고 상기 특허문헌1의 도장장치는 반송(搬送)되는 피도물의 반송로에 설 치된 도장 존에 있어서 도장 직전에 피도물을 가열하는 가열장치와, 피도물에 대해 수성 도료를 분무하는 도장 건을 구비하는 도장기와, 피도물면에 도착하는 분무 도료입자에 대해 열선 조사를 실시하는 열선 히터를 구비하고, 특히 상기 도장기가 복수의 도장 건이 설치된 수평부 및 수직부 도장용의 게이트형상의 도장기이고, 이 게이트형상 도장기의 전후에 인접하여 열선히터가 설치되어 있다.

이와 같이 도장 직전, 도장시, 도장 종료까지 연속해서 열선을 조사하면, 도막 속의 수분이 50%이상 도장 존에 있어서 휘발 가능하기 때문에 도장 후의 예열 존을 종래의 절반 이하로 단축하는 것이 가능하다. 그리고 도장 중에도 열선이 조사되기 때문에 고습도 분위기의 조건이라도 도착도료입자의 고형분을 상승시킬 수 있다. 이에 따라 부스의 공조를 넓힐 수 있고, 결과로서 부스 공조에 필요한 에너지 사용량을 삭감하는 것을 가능한 것으로 하고 있다.

그런데, 상술한 특허문헌 1의 도장방법 및 도장장치는 자동차 제조회사의 도료 라인을 상정한 것으로서, 보수업계에 있어서는 적용하기는 어렵다.

즉, 특허문헌 1은 공장의 도장 라인에 설치되는 것인데, 보수용의 도장 건에 가열장치를 부가한 경우에는 중량이 크고, 도장 작업을 견딜 수 없다. 그것뿐만 아니라 250℃~800℃로 가열되는 적외선 램프, 원적외선 램프, 중적외선 램프, 할로겐 램프 등에서 발생하는 복사 에너지를 피도물에 조사하게 된다. 이에 따라 용접 작업자는 스프레이건을 손에 지니고 도장작업을 실시하는 것은 사실상 불가능하고, 가령 가능하다고 하더라도 작업환경으로서는 열악하게 될 수 밖에 없다.

그리고 상기 스프레이건을 가령 손에 지닐 수 있다면, 블록도장은 어느 정 도 가능하다고 하더라도 곡면을 형성하는 부분의 바림도장작업은 극히 어려운 일이다.

<특허문헌 1> 일본국 특허공개 2003-251250호 공보

본 발명은 상기 사정에 비추어서 발명된 것으로, 그 제1의 목적은 점성이 높은 수계 도료를 사용하여도 분무상태를 균일하게 할 수 있고, 특히 블록부와 바림부의 건조상태를 동일하게 하는 것이 용이하고, 중심부로부터 바림부에 서서히 도장막 두께를 매끄럽게 형성할 수 있는 도장 시스템을 제공하는 데에 있다.

제2의 목적은 규모가 큰 설비 비용을 들이지 않고, 그리고 큰 전력을 소비하지 않으며, 고효율로 도막의 건조를 신속하게 실시할 수 있는 도장 시스템을 제공하는 데에 있다.

제3의 목적은 환경파괴의 문제에도 유효하게 기여할 수 있는 도장 시스템을 제공하는 데에 있다.

제4의 목적은 경험이 적은 작업자라도 기술난이도를 극히 간이화 혹은 표준화함으로써 고품질, 도장시간의 단축화를 도모할 수 있는 도장 시스템을 제공하는 데에 있다.

청구항 1에 기재한 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 수계 도료를 사용한 보수를 위한 도장 시스템으로서, 압축공기와 고점도의 수계 도료를 혼합하고, 도료 를 분무화하여 피도포면에 스프레이건을 사용하여 소정의 공기압력과 소정의 분출량으로 피도장면에 도포하는 도장 스텝과, 상기 도장 스텝으로부터 소정의 경화 시간 및 플러시 오프 시간이 경과하고 나서, 반사체와, 상기 반사체의 앞쪽에 배설된 발열체와, 상기 발열체의 뒤쪽에 배설된 송풍수단을 구비한 도막의 건조장치를 상기 수계 도료가 도포된 도막면으로부터 소정의 거리를 이격해서 배치하고, 상기 도막면에 대해 소정의 파장영역을 포함하는 열량을 발하는 상기 발열체로 소정 시간 가열하고, 그 후 상기 발열체의 발열을 계속한 상태에서 상기 송풍수단으로 소정 시간에 걸쳐서 상기 도장막면에 소정의 풍량의 바람을 쏘여서 건조를 실시하는 건조 스텝과, 이어서 도장 스텝과 건조 스텝을 상기 조건에 준한 조건으로 2번 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재한 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여,

수계 도료를 사용한 보수를 위한 도장 시스템으로서, 압축공기와 고점도의 수계 도료를 혼합하고, 도료를 분무화하여 피도포면에 스프레이건을 사용하여 소정의 공기압력과 소정의 분출량으로 피도장면에 도포하는 도장 스텝과,

상기 도장 스텝으로부터 소정의 경화 시간 및 플러시 오프 시간이 경과하고 나서, 반사체와, 상기 반사체의 앞쪽에 배설된 발열체와, 상기 발열체의 뒤쪽에 배설된 송풍수단을 구비한 도막의 건조장치를 상기 수계 도료가 도포된 도막면으로부터 소정의 거리를 이격해서 배치하고, 상기 도막면에 대해서 소정의 파장영역을 포함하는 열량을 발하는 상기 발열체로 소정 시간 가열하고, 그 후 상기 발열체의 발열을 계속한 상태에서 상기 송풍수단으로 소정 시간에 걸쳐서 상기 도막면에 소정 의 풍량의 바람을 쏘여서 건조를 실시하는 건조 스텝과,

상기 도장 스텝으로부터 플러시 오프 시간이 경과한 후에, 공기압력과 분출량을 상기 소정치에 대해서 적절히 조정하여 상기 도막면에 도포하는 다음번의 도장 스텝과,

상기 다음번의 도장스텝으로부터 소정의 경화 시간 및 플러시 오프 시간이 경과한 후에, 상기 거리와 파장역과 열량을 상기 소정치에 대해 적절히 조정하여 상기 도막면을 소정시간 가열하고, 그 후, 발열체의 발열을 계속한 상태에서 상기 송풍수단으로 상기 도막면에 소정의 풍량의 바람을 쏘여서 건조를 실시하는 다음 건조 스텝과,

상기 도장 스텝 및 상기 건조 스텝을 2번 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재한 발명에 있어서의 상기 도장 스텝 및 상기 건조 스텝은 플라서프 도장, 덧칠 도장, 클리어 도장에 있어서의 도장 및 건조에 적용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재한 발명에 있어서의 상기 스프레이건은 압축공기를 공급하는 압축 공기 공급 통로 및 도료를 공급하는 도료 공급 통로가 설치된 도장장치 본체와,

상기 도장장치 본체에 설치되고, 도료를 분무하는 분사구를 가지는 도료분사 노즐과, 상기 압축 공기 공급 통로를 개폐하고 압축 공기압을 조절하는 공기압 조절수단과, 상기 분사구를 개폐하고 도료의 분사량을 조절하는 도료 조절수단을 구 비하고,

상기 공기압 조절수단은 상기 압축공기 공급통로의 단면적을 0으로부터 소정량에 걸쳐서 연속적으로 변화가능한 밸브부와, 상기 압축공기 공급통로의 단면적을 소정량 감소시켜서 감압시키는 공기제한부로 이루어지고, 상기 도료 조절수단과, 상기 공기 조절수단과를 연동하여 작동시키도록 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재한 발명에 있어서의 상기 스프레이건은 방아쇠부를 도중까지 끌어당기고, 상기 공기압 조절수단 및 상기 도료 조절수단을 함께 반(半)개방상태로 하였을 때, 상기 도료의 분출량과, 상기 압축공기 공급통로의 압력을 적합하게 시키도록 상기 도료 조절수단과 상기 공기압 조절수단을 설정하여 이루어지고, 포드 컵 초수가 20~45초인 고점도의 수계 도료의 입자가 균일하게 분무될 수 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재한 발명에 있어서의 상기 스프레이건은 니들밸브와 도료 분사 노즐이 적어도 상기 방아쇠부에 의한 이동 스트로크의 대략 전반의 이동단계에서는 도료의 분사량이 연속적으로 변화하고, 나머지의 이동단계에서는 도료의 분사량이 대략 동일하거나 미소한 변화가 되도록 설정하고, 점도가 큰 도료에 있어서의 바림도장 작업에 적합한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재한 발명에 있어서의 상기 건조장치는 함체의 정면 반사체 및 이 정면 반사체의 양단에 위치하는 한 쌍의 측면 반사체로 이루어지는 반사 구획체의 앞쪽에 배설한 원적외선을 발할 수 있는 히터관을 발열시키고, 이 발열 및 방사 스펙트럼 파장을 도막에 조사하고, 상기 히터관의 조사개시로부터 소정 시간이 경과한 후에, 송풍수단으로부터 송풍을 실시하고, 상기 도막이 상기 발열로 달한 소정 온도보다도 이 도막의 온도를 대략 10℃~20℃정도 냉각하고, 당해 온도를 대략 일정의 상태로 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재한 발명에 있어서의 상기 건조장치의 발열체는 상기 송풍수단으로 송풍을 실시하고 있는 상태에서 도막면의 온도가 60℃~70℃ 전후까지 가열하도록 설정되고, 상기 건조 스텝에 있어서 상기 발열체와 상기 송풍수단은 소정 초수 동안에 발열체만을 작동시키고, 그 직후에 상기 발열체와 상기 송풍수단을 동시에 소정 초수 동안 작동시키도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재한 발명에 있어서의 상기 도막면에 쏘인 송풍수단에 의한 송풍량은 1m X 0.7m 면적당 35~50리터/min이고, 보다 바람직하게는 40~44리터/min인 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 기재한 발명에 있어서의 상기 건조 스텝에 사용되는 건조장치의 발열체는 상기 수계 도료의 용체인 비이온수 또는 알콜계의 용제가 흡수하기 쉬운 파장역의 방사 스펙트럼을 발하는 것이고, 상기 발열체만이 작동할 때는 2.5㎛~4.0㎛의 중파장역을 포함하는 방사 스펙트럼을 발하고, 상기 발열체와 상기 송풍수단을 동시에 작동할 때는 5.5㎛~11㎛의 장파장역을 포함하는 방사 스펙트럼을 발하도록 설정하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 11에 기재한 발명에 있어서의 상기 건조 스텝에 사용되는 건조장치의 발열체는 동관의 중심부에 니크롬선이 수용되고, 상기 동관의 표면에 니켈을 코팅 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 도장이 어려운 점성이 높은 수계 도료를 사용하더라도, 분무상태를 균일하게 할 수 있다. 구(舊)도장면과 피도장면과의 경계를 바리는, 바림도장이 극히 하기 쉽다. 특히, 바림면의 건조성이나 미세화를 구도장면과 동일한 정도로 할 수 있다. 그리고, 큰 규모의 설비 비용을 들이지 않고 큰 전력을 소비하는 일 없이 높은 효율로 도막의 건조를 실시할 수 있다. 나아가서는, 경험이 적은 작업자라고 하더라도 보수의 기술난이도를 극히 간이화 혹은 표준화함으로써 고품질로 도장시간의 단축화를 도모할 수 있음과 동시에 환경파괴의 억제에 기여할 수 있는 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 도장이 어려운 점성이 높은 수계 도료를 사용하더라도, 분무상태를 균일하게 할 수 있다. 구도장면과 피도장면과의 경계를 바리는, 바림도장이 극히 하기 쉽다. 특히, 바림면의 건조성이나 미세화를 구도장면과 동일한 정도로 할 수 있다. 그리고 큰 규모의 설비비용을 들이지 않고 큰 전력을 소비하는 일 없이 높은 효율로 도막의 건조를 2번 이상 반복할 수 있다. 나아가서는, 경험이 적은 작업자라고 하더라도 보수의 기술난이도를 극히 간이화 혹은 표준화함으로써 고품질로 도장시간의 단축화를 도모할 수 있음과 동시에 환경파괴의 억제에 기여할 수 있는 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명에 있어서, 적어도 상기 스프레이건 및 도장장치에 있어서의 소정량을 적절히 조정하는 것 만으로, 수계 도료를 사용한 플라서프 도장, 덧칠 도장, 클리어 도장의 도장 및 건조에 적용할 수 있는 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 공기압 조절수단의 밸브부를 닫은 상태로부터 전체 개방에 도달할 때까지의 중간단계의 범위가 종래보다 넓고 완만한 압력변화를 가져오기 때문에, 도료 조절수단에 의해, 소위 반클러치 상태로서 도료의 복사량을 집약한 상태에 맞는 압력으로 조정하는 것이 가능하게 된다. 구도장면과 피도장면과의 경계를 바리는, 바림도장이 극히 하기 쉽다. 특히, 바림면의 건조성이나 미세화를 구도장면과 동일한 정도로 할 수 있는 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 5에 기재한 발명에 따르면, 고점도의 수계 도료라고 하더라도 용이하게 분무상태를 균일하게 하는 것이 가능하다. 고품질의 도막을 형성하기 쉽고, 예를 들면 바림도장시에 피도장면과 구도장면과의 균일화를 도모할 수 있고, 특히 건조성을 거의 동일하게 할 수 있는 도장시스템을 제공하는 것이 가능하다.

청구항 6에 기재한 발명에 따르면, 종래 어려웠던 반클러치 상태에서의 바림도장이 고도의 기술을 습득하지 않고도 용이하게 할 수 있는 도장시스템을 제공하는 것이 가능하다.

청구항 7에 기재한 발명에 따르면, 도막의 건조시간을 가장 짧게 하는 환경을 만들고, 건조가 늦은 수계 도료라고 하더라도, 전력소비를 억제하면서 도막을 빠르게 건조시킬 수 있는 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 8에 기재한 발명에 따르면, 발열체의 열에 의해 도막을 따뜻하게 하 여 수분, 알콜계 용제의 분자의 움직임을 활발화시킨 후에 발열체의 배후로부터 송풍수단으로 소정의 풍량의 바람을 쏘임으로써, 도막 속의 수분?용제의 발열속도를 최대한 빠르게 하는 것이 가능한 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 9에 기재한 발명에 따르면, 발열체로부터의 복사열을 쪼임으로써 수분?용제의 분자의 활동을 활발화시키고, 도료 속의 분자끼리의 중합결합을 신속화시킨 후, 송풍수단에 의해 소정량의 바람을 쏘임으로써 수분이나 용제의 도막으로부터의 발열속도를 최대한 빠르게 하는 것이 가능한 도장시스템을 제공하는 것이 가능하다.

청구항 10에 기재한 발명에 따르면, 도막의 흡수밀도가 좋은 중파장역의 파장 및 장파장역의 파장을 발하는 건조장치에 의해, 적은 열원 에너지로 효율이 좋은 건조를 행할 수 있는 도장시스템을 제공할 수 있다.

청구항 11에 기재한 발명에 따르면, 고온의 열량을 발할 수 있음과 동시에 당해 고온상태에 이르는 시동이 빠르고, 게다가 수분의 증발에 유효한 2㎛~10㎛의 분광방사조도를 발하고, 도막중의 수분?용제의 발열속도를 최대한 빠르게 하는 것이 가능한 도장시스템을 제공할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태에 관한 보수를 위한 도장시스템을 설명한다.

이하, 본 발명에 관한 도장 시스템의 일부를 구성하는 도장장치를 실시의 형태에 의거하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 형태에 관한 도장장치의 부분의 정면중앙 종단면도이고, 도 2는 도 1의 도장장치에 포함되는 공기압 조절수단의 부분의 확대 종단면도이고, 도 3은 공기압 조절수단 속의 공기밸브를 도시하는 정면도이고, 이 중 (a)는 종래의 공기밸브, (b)는 본 발명에 관한 공기밸브, 도 4는 도 1의 도장장치에 포함되는 니들밸브의 선단측과 분사노즐의 부분의 확대 종단면도이고, 도 5는 도 4의 니들밸브의 전체를 확대하여 도시하는 정면도이다.

이하, 본 발명의 제 1의 실시의 형태를 도 1~도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명의 도장장치는 하나의 실시의 형태이고, 예를 들면 원격제어를 실시하는 자동저압 스프레이건 본체에 본 발명을 조합하거나, 수동의 스프레이건에 조합하는 등, 여러 가지 형태가 있는데 본 실시의 형태에서는 도장장치를 스프레이건으로서 설명한다. 그래서 이하, 본 발명의 도장장치를 스프레이건이라고 한다.

우선, 제 1의 실시의 형태에 있어서의 스프레이건의 구성에 대해서 설명한다. 본 발명에 있어서의 스프레이건(1)은 압축공기와 도료를 혼합하고, 도료를 압축공기로 분무화하고 피도장면에 도포하는 장치이다.

그리고 이 제 1의 실시의 형태에 있어서의 스프레이건(1)은 압축공기를 공급하는 압축공기 공급통로(2) 및 도료를 공급하는 도료 공급통로(3)가 설치된 스프레이건 본체(4)와 이 스프레이건 본체(4)에 설치된 도료를 분사하는 분사구(5)를 가지는 도료 분사노즐(6)과, 분사구(5)를 개폐하고 도료의 분사량을 조절하는 니들밸브(7)를 구비하고 있다.

보다 상세히 설명하면, 다음과 같다. 소형 권총형상으로 형성된 스프레이 건(1)은 스프레이건(1)을 파지하는 파지부(8)와 파지부(8)에 연속해서 설치된 도료 및 압축공기를 분사하는 분사구(5)를 가지는 총신부(9)로 형성되어 있다.

그리고 스프레이건 본체(4) 내부에는 파지부(8)의 하부에서 분사구(5)까지 압축공기가 통과하는 압축공기 공급통로(2)가 설치되어 있다.

그리고 파지부(8)의 하부에는 압축공기의 공급원과 접속하는 공기 니플(10)이 설치되어 있다. 이 공기 니플(10)로부터 파지부(8)의 상방을 향하여 압축공기 공급통로(2)가 설치되어 있고, 파지부(8)와 총신부(9)의 경계 부근에는 파지부(8)에 대해 거의 수직으로 위치하고 압축공기 공급통로(2)의 개폐를 실시하는 공기압 조절수단(11)이 설치되어 있다.

이 공기압 조절수단(11)은 스프레이건 본체(4)의 압축공기 공급통로(2)에 직교하도록 천공설치된 바닥이 있는 형상의 장착공(12)에 장착되어 있다. 이 공기압 조절수단(11)은 밸브좌 본체(14)와, 이 밸브좌 본체(14)의 테이퍼형상으로 형성된 밸브좌(15)에 당접 이반하는 밸브부(16)와, 이 밸브부(16)의 소경단측에 가는 지름의 연결부(17)를 개재하여 연달아 설치된 팽이형상(또는 원판형상)을 나타내는 공기제한부(18)와 밸브부(16)의 대경단에 연달아 설치된 스프링 받이(19)와 이 스프링 받이(19)에 일단이 끼워지고 타단이 장착공(12)의 내단에 당접된 코일 스프링(13)으로 구성되어 있다.

밸브좌 본체(14)는 나사부(20)가 장착공(12)의 개구단 내주에 형성된 암나사부에 나사결합됨으로써 스프레이 본체(4)에 장착된다.

이 밸브 본체(14)의 밸브좌부(15)에 원추 사다리꼴형상을 나타내는 밸브 부(16)가 당접하였을 때, 밸브부(16)는 공기의 유동을 막는 밸브작용을 한다. 도 2 중, 밸브봉(21)이 오른쪽으로 눌려지면, 밸브부(16)가 밸브좌부(15)로부터 이반하고 압축공기 공급통로(2)를 개방한다.

이 밸브부(16)의 소경단부측에는 가는 지름의 연결부(17)를 개재하여 큰 지름으로 된 공기제한부(18)가 연달아 설치되어 있다. 이 공기제어부(18)는 밸브부(16)와 같이 장착공(12)의 축방향을 따라서 이동한다.

이들 밸브부(16)와 연결부(17)와 공기제한부(18), 밸브봉(21) 및 스프링받이(19)는 일체로 형성되고, 코일 스프링(13)에 의해 도 2에 있어서 항상 왼쪽, 즉 밸브부(16)로 밸브좌부(15)를 폐쇄하는 방향, 바꾸어 말하면 압축공기 공급통로(2)를 폐쇄하는 방향으로 부세된다.

밸브좌 본체(14)의 중간부 즉, 공기제한부(18)보다도 왼쪽에는 밸브좌부(15)를 통과하고 공기제한부(18)의 제어를 받은 공기가 토출하도록 원형상의 공이 복수 개, 이 경우 4개의 개구부(22)가 천공설치되어 있다.

그리고 밸브좌 본체(14) 가장 내측부의 외주에는 환형상홈(23)이 형성되고 이 환형상홈(23)에는 O링(24)이 감합되어 있고, 이에 따라 밸브부(16)가 폐쇄되어 있을 때에 압축공기가 장착공(12)측으로부터 밸브좌 본체(14)의 외주와 스프레이건 본체(4)의 내벽과의 사이로부터 하류의 압축공기 공급통로(2)에 새지 않도록 하고 있다.

밸브좌 본체(14)의 공기실(25)의 내벽의 직경은 6.8mm인 것에 대하여 공기제한부(18)의 외경(D1)은 이 본 발명의 효과확인을 위해서

D1A=6.4mm

D1B=6.5mm

D1C=6.6mm

D1D=6.7mm

의 4종류의 시작품을 제작하고 소정의 확인시험을 실시하였다. 다른 부분의 치수는 도3(b)에 도시한 바와 같다.

밸브부(16)에 수지 등의 탄성부재를 사용함으로써 밸브부(16)가 압축공기 공급통로(2)를 폐쇄하였을 때 압축공기의 출입을 확실하게 저지할 수 있다.

그리고 이 공기압 조절수단(11)의 상방(상단)에는 도료의 분사를 조절하는 니들밸브(7)와 도료분사 노즐(6)이 배설되어 있다.

이 니들밸브(7)는 분사구(5)측의 일단에 선단이 가늘게 형성된 선단부(26)를 가지고, 타단에 니들밸브(7)의 움직임을 제어하는 니들 밸브가이드(27)를 개재한 코일 스프링(28)을 가지고 있다. 이 코일 스프링(28)은 분사구(5)를 개폐하는 방향으로부터 부세되어 있다. 그리고, 니들밸브 가이드(27)의 앞쪽에는 도료가 새는 것을 실링하기 위한 니들패킹(29)이 패킹조절 나사(30)에 의해 눌려지고 있다. 패킹조절 나사(30)는 도료가 새는 것을 방지하고, 니들밸브(7)가 스무스하게 작동하기 위해 적당한 강도로 죄어지고 비틀어넣어져 있다.

그리고 니들밸브(7)의 중앙부근에는 도료 공급원에 접속하는 도료 조인트(31)를 부설한 도료 안내로(32)가 위치하고 있다.

분사구(5)측의 상기 니들밸브 가이드(27) 및 밸브봉(21)의 단부는 총신부(9) 에 회전중심(33)을 가지고 파지부(8)와 대략 평행으로 설치된 방아쇠부(34)와 당접하고 있다. 그래서 방아쇠부(34)를 파지부(8)측에 끌어당기면 공기압 조절수단(11)의 밸브좌부(15)에 설치된 코일 스프링(13)과 니들밸브(7)에 설치된 코일 스프링(28)이 압축된다.

이 공기압 조절수단(11)에 설치된 코일 스프링(13)이 압축되면 공기압 조절수단(11)에 설치되어 있는 밸브부(16)가 코일 스프링(13)측에 이동하기 때문에 압축공기 공급통로(2)를 개방한다. 그러면 총신부(9)에 설치된 압축공기 공급통로(2)에 따라서 압축공기는 분사구(5)까지 공급된다.

이때, 압축공기는 공기압 조절수단(11)의 밸브부(16)와 밸브좌 본체(14)의 밸브좌부(15)와의 빈틈으로부터 밸브좌 본체(14)의 공기실(25)측에 흘러 들어가려고 하는데, 밸브부(16)와 연속해서 설치된 원판형상의 공기제한부(18)의 외주가장자리와, 공기실(25)의 내주벽과의 사이에 형성된 빈틈에 유동을 제한된다. 그 결과 밸브부(16)와 밸브좌부(15)와의 빈틈이 커지더라도 공기제한부(18)에 의하여 유량이 제한되고 압축공기 공급통로(2)의 하류부분의 압력, 바꾸어 말하면 분사구(5)로부터 토출되는 공기압이 소정압이 되도록 규제된다.

이와 같이 함으로써 니들밸브(7)의 단부에 설치된 코일 스프링(28)이 압축되면 통형상의 니들밸브 가이드(27)와 같이 니들밸브(7)가 슬라이드한다.

그러면 분사구(5)를 폐쇄하고 있던 니들밸브(7)가 분사구(5) 내부에 들어가기 때문에 분사구(5)가 개방되고 도료가 분출된다.

또한, 니들밸브(7)에 비해서 밸브부(16)쪽이 약간 빠르게 이동하고, 압축공 기를 분사하도록 설계되어 있기 때문에 도료분사보다 약간 먼저 압축공기가 송출되도록 되어 있지만, 압축공기의 압력의 조절기능에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

다음에 이 제1의 실시의 형태의 스프레이건(1)의 선단구조를 상세하게 설명한다. 도 4는 스프레이건(1)의 선단을 확대한 단면도이고, 도 5는 스프레이건(1)에 있어서의 니들밸브(7)의 확대정면도이다. 설명의 편의를 도모하기 위하여 도 1에서 설명한 구성부품에 대해서는 동일부호를 붙여서 설명한다.

우선 도 4에 의거하여 스프레이건(1)의 선단구조를 설명한다. 스프레이건(1)은 분사구(5)에 공기 캡(35)이 나사로 끼워져 있다. 이 공기 캡(35)은 중심에 설치된 관통공(36)의 주변에 거의 앞쪽을 향해서 복수의 소공인 37a~37d가 설치되고, 그리고 공기 캡(35)의 중심으로부터 떨어진 개소에는 경사 안쪽을 향해서 천공설치된 복수의 소공(37e~37h)이 설치되어 있다. 이 관통공(36)에서는 주로 도료가 분출되고, 주변에 설치된 소공(37a~37d)에서는 압축공기가 분사된다.

그리고 도료는 분출된 압축공기에 의해 확산된다. 이와 같이 액체를 분무해서 미립자화하는 것을 무화(霧化)라고 한다.

관통공(36)의 내부에는 도료 분사노즐(6)이 위치한다. 이 도료 분사노즐(6)은 분사구(5)로부터 도료 분사노즐(6) 내부를 향함에 따라 작은 지름으로 형성된 제1 테이퍼부(38)와, 이 제1 테이퍼부(38)로부터 더욱 내부를 향함에 따라 큰 지름이 되는 제2 테이퍼부(39)와, 이 제2 테이퍼부(39)로부터 더욱 내부를 향함에 따라 큰 지름이 되는 제3 테이퍼(40)로 구성되어 있다.

그리고, 도료 분사노즐(6)의 내부에는 도 5에 도시하는 바와 같은 봉형상의 밸브인 니들밸브(7)가 삽입통과된다. 이 니들밸브(7)는 선단이 가늘게 형성된 선단부(26)와 선단부(26)에 연속한 동일 지름으로 이루어지는 분사량 제한부(41)와 이에 연속한 개폐밸브부(42)로 구성되어 있다. 이 분사량 제한부(41)는 분사노즐(6)의 내부측에 선단부(26)와 연속하고 일정한 여유량(1~2mm)을 부가한 소정 길이로 동일 지름을 가지고 있다.

개폐밸브부(42)는 제3 테이퍼부(40)보다도 작은 각도의 테이퍼각을 가지고 분사구(5)로부터 도료 분사노즐(6)의 안쪽을 향함에 따라 큰 지름으로 형성되어 있다.

이 제 1의 실시의 형태에 있어서의 선단부(26)는 원추형상이다. 선단부(26)의 모선의 길이(r)를 0.5mm로 하고 선단 각도(α)를 80~85도로 하면 좋다. 특히 선단각도(α)를 83도로 하면 도료의 분사상태가 극히 향상한다.

도 1에 도시하는 바와 같이 이 제1의 실시의 형태에 있어서의 니들밸브(7)의 코일 스프링(28)은 서로 스프링계수가 다른 제1 코일 스프링(28a)과 제2 코일 스프링(28b)을 조합하여 구성되어 있다.

본 실시의 형태에 있어서의 제1 코일 스프링(28a)은 제2 코일 스프링(28b)보다 스프링 계수가 낮은 것으로 한다. 다만, 이 제1 코일 스프링(28a)은 제2 코일 스프링(28b)보다도 스프링 계수가 높은 코일 스프링으로 하여도 좋고, 몰론 그 반대이어도 좋다.

제1 코일 스프링(28a)은 니들밸브 가이드(27)와 접촉하여 있고, 제2 코일 스 프링(28b)은 일단이 제1 코일 스프링(28a)에 접속되고 타단이 가이드실(43)의 내벽에 당접되어 있다. 이 가이드실(43)은 니들밸브 가이드(27)의 기단측과 제1 코일 스프링(28a) 및 제2 코일 스프링(28b)을 수용하는 것이다.

그리고 도 1의 상태에서 방아쇠부(34)를 F라는 힘으로 당기면 제1 코일 스프링(28a)은 뒤쪽으로 슬라이드한 니들밸브 가이드(27)에 의해 눌려진다. 니들밸브 가이드(27)의 슬라이드에 따라서 가이드실(43)의 내벽에 당접한 제2 코일 스프링(28b)에도 힘(F)이 전달한다. 그러면 이 힘(F)이 가이드실(43)의 내벽에 전달되고, 그 반력(F')이 제2 코일 스프링(28b)에 작용한다. 따라서 제1 코일 스프링(28a) 및 제2 코일 스프링(28b)의 쌍방이 압축된다. 이 때, 제1 코일 스프링(28a) 및 제2 코일 스프링(28b)에는 동일한 힘이 작용하는데, 양 코일 스프링의 탄성율이 다르기 때문에 방아쇠부(34)의 최종단계에 도달할 때까지의 조작에 있어서는 제1 코일 스프링(28a)과 제2 스프링(28b)의 압축률(압축하는 길이)은 다르다.

즉, 본 실시의 형태에 있어서의 코일 스프링(28)은 방아쇠부(34)를 당기고 주로 제1 코일 스프링(28a)을 압축하는 제1 단계와 방아쇠부(34)를 당기고 제1 코일 스프링(28a)의 압축과 함께 이 단계에 있어서 주로 제2 코일 스프링(28b)을 압축하는 제2 단계와 제1 코일 스프링(28a) 및 제2 코일 스프링(28b) 쌍방을 완전히 압축하는 제3 단계(최종단계)와의 3단계의 조작단계를 거친다고 생각할 수 있다.

그래서 제1 코일 스프링(28a)을 주로 압축시킨 당초의 단계에서는 압축공기만을 분사시키고, 그 후 제1 코일 스프링(28a)에 더하고 제2 코일 스프링(28b)을 도중까지 압축시켰을 때는 압축공기량과 도료의 양에 규제를 갖게 하고 소정량을 분사시키고, 제1 코일 스프링(28a) 및 제2 코일 스프링(28b)을 최종까지 압축시켰을 때에는 압축공기량과 도료의 양을 최대로 하고 분사시킨다고 하는 조작을 하는 것이 가능하게 된다.

실로, 방아쇠부(34)의 초기단계부터 중기단계의 조작은 비교적 작은 힘으로 니들밸브(7)의 미조정을 용이하게 할 수 있는 이른바,「반클러치 상태」라고 할 수 있고, 이 상태가 존재함으로써 피도장면과 구도장면의 경계를 바리는 도장을 용이하게 할 수 있게 된다.

방아쇠부(34)를 당기면 그에 따라 니들밸브(7)가 니들밸브 가이드(27) 내에 슬라이드하고 도료 분사노즐(6)의 분사구(5)가 개방되는 것이다.

더욱 상세하게 설명하면, 방아쇠부(34)를 조작함으로써 상술한 바와 같이 공기압 조절수단(11)의 밸브부(16)가 개방되고 압축공기가 분사됨과 대략 동시에 주로 제1 코일 스프링(28a)이 압축된다. 그 때 니들밸브(7)는 슬라이드하여 도료 분사노즐(6) 안에 들어간다.

그러면 지금까지 니들밸브(7)에 있어서의 개폐밸브부(42)의 테이퍼부와 도료 분사노즐(6)의 제2 테이퍼부(39)와의 쌍방의 테이퍼가 적절히 끼워맞춤했던 상태가 어긋나고, 쌍방의 테이퍼의 사이에 약간의 클리어런스가 생긴다. 이 때 니들밸브(7)의 분사량 제한부(41)는 도료 분사노즐(6)의 제1 테이퍼부(38) 안에 위치한다.

이때 니들밸브(7)와 제1코일 스프링(28a)이 상술한 제1의 상태일 때, 분사구(5)로부터는 압축공기가 분사되기 시작된다.

그리고 방아쇠부(34)를 계속 조작하고, 제2 코일 스프링(28b)도 압축되기 시작하면, 니들밸브(7)는 더욱 도료 분사노즐(6) 내부에 있는 니들밸브 가이드(27) 내부에 슬라이드한다.

그러면, 분사량 제어부(41)와 제2 테이퍼부(39)와의 클리어런스는 더욱 넓어진다. 이 상태일 때 분사구(5)에서는 적당한 양의 도료와 압축공기가 분사된다.

이에 대해서, 제1 코일 스프링(28a) 및 제2 코일 스프링(28b)이 완전히 압축된 상태가 되면, 니들의 선단부(26)는 완전히 도료 분사노즐(6) 내부에 수용된 상태가 된다.

이때 분사구(5)에서는 압축공기 및 도료, 쌍방이 최대량 분사되는 상태가 된다.

다음에 상술한 제1의 실시예의 형태에 있어서의 스프레이건(1)의 분사 원리를 동작설명과 함께 설명한다.

우선, 제1의 실시의 형태에 있어서의 스프레이건(1)을 사용하여 바림도장을 할 경우, 작업자는 분사구(5)를 피도장면을 향하게 하고 파지부(8)를 가지고 자세를 취한다. 이때 분사구(5)는 구도장면(중심부)과 피도장면과의 경계에 위치시킨다. 그리고 방아쇠부(34)를 파지부(8)측으로 코일 스프링(13 및 28)의 부세력에 대항해서 끌어당기면, 먼저 방아쇠부(34)가 공기압 조절수단(11)의 밸브봉(21)에 당접하고 그 약간의 지연으로 니들밸브 가이드(27)에 당접한다.

그리고, 우선, 방아쇠부(34)에 공기압 조절수단(11)의 밸브봉(21)이 당접하였을 때를 경계로 밸브봉(21) → 공기제한부(18) → 연결부(17)를 순차적으로 개재 하여 밸브부(16)가 내부(도2에서는 오른쪽)로 이동한다. 그러면 밸브부(16)와 밸브좌부(15)의 접촉상태가 떨어지고 양자 사이에 생긴 빈틈을 개재하여 도면 중 아래쪽에서 송출된 압축공기는 공기실(25)측에 유출한다. 이때 공기실(25)의 내주벽과, 공기제한부(18)의 외주면과의 사이가 규제되어 있기 때문에 공기컴프레서에서 송출된 본 공기스프레이건(1)의 압축공기 공급통로(2)에 도입된 압력은 소정량 감압되고 개구부(22)를 개재하여 하류의 압축공기 공급통로(2)에 송출된다.

압축공기는 밸브부(16)가 개구 직후(반클러치 상태)에는 제한된 압력이 안정되게 공급된다.

한편, 니들밸브 가이드(27)가 방아쇠부(34)에 당접하였을 때를 경계로 니들밸브(7)가 슬라이드하고, 내부로 진입한다.

즉, 분사구(5)를 폐쇄하고 있던 니들밸브(7)가 총신부(9) 내에 들어간다.

그에 따라 폐쇄되어 있던 분사구(5)가 개방된다.

그리고 도료 안내로(32) 내의 도료가 분사구(5)에서 분출된다. 이때 상술한 바와 같이 감압된 압축공기 쪽이 약간 먼저 분사되기 때문에 도료는 처음부터 적정한 양의 압축공기로 무화된다.

그리고 본 실시의 형태의 공기압 조절수단(11)의 공기제한부(18)의 작용으로 밸브부(16)의 개구동작의 직후에서 바림도장에 적합한 압력까지 저감시키고 방아쇠부(34)의 끌어당기는 동작에 따라서 완만하게 압력을 상승시킬 수 있기 때문에, 이것이 도료조절 수단에 의한 도료공급과의 밸런스가 양호하게 되는 것이다.

즉, 도료 분사노즐(6) 및 니들밸브(7)는 도료 분사노즐(6)의 제2 테이퍼부와 니들밸브(7)의 분사량 제한부(41)는 동일한 경사면(테이퍼면)이 아니지만, 분사량 제한부(41)의 외경은 동일 지름이기 때문에 니들밸브(7)가 도료 분사노즐(6) 내부에 들어가게 되더라도 제2 테이퍼부(39)와 분사량 제한부(41)의 빈틈은 대략 일정하게 된다.

그래서 공기 캡(35)에 설치된 소공(37a, 37b, 37c, 37d) 및 소공(37e, 37f, 37g, 37h)에서 각각 공급되는 압축공기는 분사량 제어부(41)에 의하여 상기한 압축공기의 유량에 맞는 만큼의 도료를 분출할 수 있다.

그러면, 종래와 같이 분사 직후에 있어서 도료가 완전히 무화되지 않고 큰 입자 그대로 분사되어 버린다는 우려가 없어진다.

본 발명은 상술한 제1의 실시의 형태에 한정되지 않고, 다음과 같이 변형하는 것도 가능하다.

즉, 제 1의 실시의 형태의 스프레이건(1)은 공기압 조절수단(11)과 도료 조절수단이 상하 2단의 위치에 배치되어 있는데, 공기압 조절수단이 도료 조절수단과 동일축상에 있고, 니들밸브와 압축공기 공급통로를 개폐 혹은 조절하는 수단을 일체적으로 구성하는 것도 가능하다.

그런데, 본 발명자가 실험한 바에 따르면, 종래의 공기스프레이건에 있어서는 니들조절 노브(71)를 전체 폐쇄로부터 2회전한 경우에 있어서 트랜스포머(transformer)의 압력이 0.35Mpa일 때 반클러치(half-clutch) 상태에서는 그 압력이 0.22Mpa로 감소하고 밸브부의 전체 개방 상태에서는 0.18로 약 절반으로 감소되어 버린다. 이에 대해서 본 발명에 관한 공기스프레이건에 있어서는 트랜스포머 의 압력이 0.35Mp일 때 반클러치 상태에서는 0.3Mpa가 되고 밸브부의 전체 개방 상태에서는 0.25에 그치고 트랜스포머의 압력에 대해서 0.1Mpa의 차이밖에 없고, 반클러치와 밸브부의 전체 개방까지의 차이가 스무스하게 0.05의 감소로 추이하고 있음을 알 수 있었다.

한편, 종래의 공기스프레이건에서는 트랜스포머의 압력으로부터 반클러치 상태로 하면, 0.13Mpa저하하고, 반클러치 상태로부터 전체 개방 상태가 되면 0.04Mpa로 저하해 버린다.

이에 따라 종래의 공기스프레이건에 있어서는 방아쇠부의 반클러치상태의 폭이 좁고, 방아쇠부로부터 떨어지는 과정에서 급격하게 공기압력이 저하되는 것을 나타내고 있고, 바꾸어 말하면 반클러치 상태를 유지하는 어려움을 말하고 있는 것과 다름없다.

반대로 제1의 실시의 형태에 의한 공기스프레이건에 의하면 이른바 반클러치 상태에서의 공기압력을 광범위에 걸쳐서, 미묘하게 변화시키는 것을 극히 용이하게 할 수 있다.

그리고 종래의 스프레이건에서는 니들밸브 조절노브를 3/4(0.75)회전 열은 상태에서 도료(용제)를 70g 분출시키는데에 115초 걸렸던 것이, 1.5회전 열은 상태에서 51초, 2회전 열은 상태에서 39초라고 하는 정도이고, 여기에서 급격히 도료 분출량이 증대하고 있다.

즉, 종래의 공기스프레이건에서는 도료의 분출량은 맨 처음에는 적고, 어떤 지점을 넘으면 갑자기 증대한다고 하는 특성이 있다. 관점을 바꾸면, 전체 개방 상 태에서 반개방 상태로 하여 분출량을 줄여 가면 갑자기 분출량이 감소하여 버리게 된다.

이에 대해서 본 발명 제1의 실시형태에 따르면 전체 개방 상태에서 반개방 상태로 하여 분출량을 줄여 가면 서서히 분출량이 줄어드는 것이 확인되었다.

그리고, 종래의 스프레이건은 도료 분출량의 격차가 너무 많아서 분출량을 조절할 수 있는 간격이 매우 짧기 때문에 반클러치 조작이 극히 어렵다는 것이 실험에 의하여 명백하게 되었다.

그래서 종래의 공기스프레이건에 있어서 중심부로부터 바림부분에 걸쳐서 바림도장을 하려고 하면 도포막 두께가 갑자기 경사져 버리게 된다.

능숙하게 그라데이션을 그리도록 도포하는 것이 바림의 테크닉 중 하나이다.

이와 같은 도막형태를 실현하기 위해서는 도료의 분출량이 니들밸브 조절노브를 여는 정도에 따라서 전체 개방까지 매끄럽게 추이하도록 하는 것이 바림조작하기가 쉬워진다.

상술한 제1의 실시의 형태는 니들밸브 조절노브의 1회전에서 전체 개방에 이를 때까지 매끄럽게 도료가 분출되고 있고, 이와 같은 상태이면 반클러치조작이 용이하게 되는 것을 의미한다.

일반적으로 공기스프레이건으로 바림도장하는 경우, 중심부와 바림부는 연속된 건(gun)조작의 흐름으로 이루어지고 있고, 이것은 피할 수 없는 작업이다.

이와 같은 연속된 건 조작을 하면서 중심부와 바림부의 도막의 건조성이 동일조건이 되도록 하는 것이 필요하다.

본 발명자는 이 과제를 해결하기 위해 바림부에 있어서의 반클러치 상태에서의 공기압력과 중심부의 공기압력의 차이를 만들어 내고, 중심부보다 바림부의 공기압력을 낮춤으로써 도막의 건조성을 느리게 하는 것을 착상하였다.

그러나, 바림가장자리는 도막이 얇고 매끄럽게 하는 것이 필요하고, 도막은 동일조건(공기압력)으로 같은 상태로 도포하면 건조성이 빨라지기 때문에 종래의 공기스프레이건으로는 그 작업을 동일한 조건하에서 연출(재현)하는 것이 불가능하다.

이에 대해서 본 발명에 있어서는 상기 조건을 만족하도록 스프레이건 조작을 동일한 흐름 중에서 연속해서 공기압력을 저하시키는 기능, 즉 반클러치 상태에서의 공기압력의 연속한 저하기능을 만들어 낸 것이다.

이상이 본 발명에 관한 도장시스템의 도장 스텝에 사용되는 스프레이건(도장장치)의 일례에 대한 구성 및 작용을 나타낸 것이다.

다음에 본 발명에 관한 도장 시스템의 건조 스텝에 사용되는 건조장치의 실시의 형태에 대해서 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2의 실시의 형태에 관한 도장시스템의 일부를 구성하는 건조장치의 개략의 구성을 도시하는 설명도, 도 7은 도 6에 도시하는 건조장치의 히터관의 구성을 도시하는 설명도, 도 8은 제2의 실시의 형태에 관한 건조장치의 함체, 반사 구획체 및 히터관 등 주요부의 구성을 도시하는 정면도, 도 9는 도 8에 도시하는 건조장치의 주요부의 구성을 위쪽에서 본 모식적 단면도, 도 10은 도 8에 도시하는 건조장치의 함체, 반사 구획체 및 히터관 등 주요부의 구성을 측쪽에서 본 모식적 단면도, 도 11은 제2의 실시의 형태에 관한 함체를 이동 스탠드에 설치한 상태를 도시하는 배면도이다.

도 6~도 11을 참조하여 본 발명의 도장시스템에 사용되는 도막의 건조장치의 일실시의 형태에 대해서 설명한다.

110은 정면형형상이 직사각형형상을 나타내는 함체로 측쪽에서 보면 앞쪽으로 확대하는 사다리꼴부(110a)와 직사각형형상을 나타내는 직사각형부(110b)로 이루어진다. 이 함체(110)의 내부에는 복수(3개)의 반사 구획체(112)를 수용하기 위한 앞쪽으로 확개한 깊이를 가지는 커버부재(114)와 커버부재(114) 내의 소정 위치에 대해 도시하지 않은 고정편에 의하여 서로 소정 간격을 두고 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈: 118)을 구성하면서 고정된 복수의 반사 구획체(112)를 구비한다. 116은 이 통기공간(118)의 출구 근방에 설치된 정류판(整流板)이고, 취출(吹出) 공기의 흐름을 정류하는 기능을 한다.

복수의 반사 구획체(112)는 각각 중앙정면 반사체(123)와 상면 반사체(124)와, 하면 반사체(126)와 (이하 이들 3개의 반사체를 총칭하여 「정면 반사체(122)」라고 함) 정면 반사체(122)의 양단에 위치하는 한 쌍의 측면 반사체(128)로 구성된다. 상면 반사체(124), 하면 반사체(126) 및 한 쌍의 측면 반사체(128)는 앞쪽을 향해서 넓어지는 방향으로 경사하고, 히터관(H)이 발하는 열 및 방사 스펙트럼 파장을 앞쪽측에 반사할 수 있도록 구성되어 있다. 한 쌍의 측면 반사체(128)에는 상세히 도시하지 않지만 서로 대조적으로 같은 위치가 되는 위치에 삽입통과개구가 천공설치된다. 그리고 이 한 쌍의 측면 반사체(128)의 한 쌍의 삽입통과개구(도시 생략)에는 히터관(H)의 양단의 단자부(C)가 삽입통과되고 한 쌍의 삽입통과개구의 외측의 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈: 118)에 돌출된다.

히터관(H)의 단자부(C)는 도 9에 도시하는 바와 같이 외측의 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈: 118)에 돌출함으로써 후술하는 축류 팬(송풍수단: 34)으로부터의 송풍을 받아서 냉각되는 것이다. 히터관(H)은 양단의 단자부(C)가 냉각됨으로써 최대능력의 발열을 계속하는 것이 가능하고, 그 발열 온도를 예를 들면 원적외선을 발하는 600℃이상으로 높일 수 있다.

그리고 각 반사 구획체(이 예의 경우 3개: 112)의 배면측에 각 반사 구획체(112)의 배면면적을 포함함과 동시에 소정의 깊이를 가지는 광면적의 송풍용 공간(136)이 형성되어 있다. 이 송풍용 공간(136)은 각 반사 구획체(112)의 외측 면측의 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈: 118)에 송풍을 공급하고, 각 히터관(H)의 단자부(C)를 냉각하면서 함체(110)의 앞쪽의 도막(도시 생략: 예를 들면 차량에 도포된 도막)에 송풍을 주기 위한 송풍 기점역이 된다. 송풍 기점역인 광면적의 송풍용 공간(136)의 후측, 즉 배면측에는 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이 복수의 축류 팬(134)이 모터(138)와 함께 고정되어 있다. 각 모터(138)의 후측에는 복수의 흡기공(142)이 형성된 필터 가압판(144)이 설치되어 있고, 필터받이(146)에 의하여 제진용(除塵用)의 필터(도 9 및 도 10 참조: 152)가 고정되어 있. 각 모터(138)와 제진용 필터(152)와의 사이에도 흡기공간(154)이 형성되어 있다.

함체(110)의 배면에는 도 11에 도시하는 바와 같이 도시하지 않은 수평축에 대해 회동가능한 제1 회동체(162)가 설치되어 있다. 이 제1 회동체(162)는 손잡이(164)의 일방향의 회전에 의하여 고정상태가 해제되고 함체(110)가 수평축 회전으로 회동이 자유자재로 가능하도록 되고, 손잡이(164)의 역방향의 회동에 의하여 함체(110)의 수평축 회전의 방향이 고정된다. 그리고, 함체(110)의 배면에는 도시하지 않은 수직축에 대해 회전가능한 제2 회동체(166)가 설치되어 있다. 이 제2 회동체(166)는 손잡이(168)의 일방향의 회동에 의하여 고정상태가 해제되고 함체(110)가 수직축 회전에 회동이 자유자재로 가능하도록 되고, 손잡이(168)의 역방향의 회동에 의하여 함체(110)의 수직축 회전의 방향이 고정된다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 제2 회동체(166)는 함체(110)의 배면에 고정된 지축과 끼워 맞춤하여 회동가능하게 연결되어 있다. 이 제2의 회동체(166)에는 평행한 2개의 암(172)의 일단측이 연결 고정되어 있다. 각 암(172)의 다른 쪽의 선단측은 이동 스탠드(174)의 지주(176)의 회동축에 연결되어 있다. 그리고 각 암(172)의 중간위치에는 지지 암(173)의 상단이 회동가능한 상태로 연결되어 있다. 그 지지 암(173)의 하단이 지주(176)에 형성된 슬라이드 이동 홈을 따라서 상하 슬라이드 이동 가능하도록 끼워 맞춤되어 있다. 이에 따라 함체(110)가 상하가능한 상태로 되어 있다. 함체(110)를 소요의 높이 위치에 설정하는 경우는 지지 암(173)의 하단부가 슬라이드 이동하지 않도록 예를 들면 록크나사로 고정하도록 구성되어 있다. 상술한 지주(176)는 그 하단이 이동 스탠드(174)의 베이스부재(175)에 고정되어 있다.

베이스부재(175)의 하측에는 4개의 캐스터(177)가 설치되고, 이동 스탠 드(174) 전체를 마루상에 이동이 자유자재로 가능하도록 구성되어 있다. 이 캐스터(177)에는 브레이크기능이 설치되고, 건조장치의 위치를 결정한 후에 브레이크를 걸고 당해 위치를 유지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상술한 바와 같이 함체(110)는 제1, 제2 회동체(162, 166), 암(172), 지지 암(173)을 임의로 회동시킴으로써 도 11에 도시하는 자세 이외에, 여러 방향으로 설정하는 것이 가능하다. 게다가 이동 스탠드(174)에는 캐스터(177)가 구비되어 있기 때문에 예를 들면 도장공장의 마루면 위를 자유롭게 이동시킬 수 있고, 캐스터(177)에 브레이크를 걸음으로써 도막에 대한 위치를 고정시킬 수 있다.

그런데, 다음에 도막에 적합한 조건을 효율있게 설정할 수 있는 건조장치에 대해서 설명한다. 도 12에 도시하는 바와 같이 CPU(중앙연산처리장치)로 이루어진 제어부(100)를 가진다. 이 제어부(100)에는 히터관(H)의 발열개시 후의 소정 시간(예를 들면 도막이 100℃~130℃정도의 온도에 도달하는 시간)의 경과를 계시(計時)하는 계시부(192)와 함체(110)와 도막의 사이의 거리를 입력하는 입력수단으로서의 텐키(Ten Key, 디지털 스위치 또는 볼륨이어도 좋다: 194)와 축류 팬(134)의 단위 시간당의 회전수를 조정하는 회전수 조정부(196)가 접속되어 있다.

특히 회전수 조정부(196)는 제어부(100)의 연산결과를 받아 축류 팬(134)의 회전수를 제어한다. 즉, 회전수 조정부(196)는 함체(110) 앞쪽에 도막위치(예를 들면 40~70㎝ 떨어진 위치)에 있어서 1.0~3.0m/s, 바람직하게는 1.2m/s 이상의 풍속이 되는 송풍을 얻을 수 있도록 축류 팬(134)의 회전수를 조정하기 위해 모터(138)에 최적의 전력을 공급한다.

또한 건조에 있어서는 단순히 풍속뿐만 아니라 풍량도 중요한 팩터(factor)가 된다. 즉, 풍량은 도장면이 1m X 0.7m로 하였을 때 35~50리터/분, 보다 바람직하게는 40~44리터/분이 필요하고 면적이 다른 경우에는 그 면적을 고려하여 풍량을 바꾸도록 한다.

제어부(100)는 함체(110)와 도막과의 사이의 거리의 입력값 및 히터관(H)의 발열부(132)의 온도(예를 들면, 1.1KW의 용량 또는 5.6KW의 용량에 따라 설정온도는 다르다)에 따라서 도막이 예를 들면 100℃~130℃에 도달하는 시간을 제어부(100)에 구비된 ROM의 테이블 등에 기록된 거리와 도막온도와의 관계를 기록한 일람 데이터 중에서 대응하는 데이터에 의거하여 결정하고, 그 결정한 소정 시간에 걸쳐서 흡수파장역의 열을 도장면에 쪼인다. 그 후 히터관(H)을 발열한 상태에서 축류 팬(134)의 회전개시의 계시시간을 설정함과 동시에 그 계시시간을 계시한다. 제한부(100)는 소정 시간에 걸쳐서 히터관(H)만을 통전구동하고 그 후 축류 팬(134)을 회전구동하는 모터(138)를 기동시킨 후, 계시부(192)가 도막의 건조시간을 계시하고 건조시간에 이르면 히터관(H)의 발열을 종료시킨다.

다음에 이 제2의 실시의 형태의 도막의 건조장치의 동작에 대해서 설명한다. 우선 작업자가 함체(110)의 앞면과 도막(예를 들면 차량에 도포한 도막)과의 사이의 거리를 미리 지정된 거리로 설정한다. 예를 들면 겨울이면 40cm, 여름이면 70cm의 거리로 설정한다. 또한, 사용하는 히터(H)의 용량에 따라서 예를 들면 1.1KW의 용량인 경우는 10~20cm의 범위로 하고, 5.6KW의 용량인 경우는 45~70cm의 범위로 하고, 스케일 등을 사용해서 측정하고 설정한다. 이 측정값을 텐키(94)로 입력한 다. 이어서 각 히터관(H)의 전원입력 스위치(도시 생략)를 조작하여 히터관(H)을 발열시킨다. 히터관(H)의 발열에 있어서는 예를 들면 최대능력의 600℃의 온도를 얻을 수 있도록 최대의 전력을 공급한다. 그리고, 동시에 계시부(192)가 계시를 개시한다. 이와 같이 해서 히터관(H)의 발열로 도막에 최적의 방사 스펙트럼파장을 주면서 도막의 온도가 예를 들면 100℃에 도달하고 그리고 소정의 시간이 경과하면 계시부(192)가 제어부(100)에게 카운트업 신호를 주고 제어부(100)가 회전수 조정부(196)에 대해 기동개시를 알리는 출력을 준다. 이 결과, 회전수 조정부(196)가 축류 팬(134)을 구동하는 모터(138)에 대해 도막위치에 있어서 예를 들면 1.2m/s 이상의 풍속의 송풍을 줄 수 있는 전력의 공급을 실시하도록 명령하고 모터(138)를 기동시킨다. 모터(138)의 기동으로 축류 팬(134)의 회전에 따라 소정의 풍속의 바람이 도 9에 도시하는 바와 같이 각 반사 구획체(142)의 외측의 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈: 118)을 통과하고 히터관(H)의 단자부(C)를 냉각하면서 도막에, 예를 들면 1.2m/s 이상의 송풍이 주어진다.

이에 따라 도막은 예를 들면 60℃~70℃정도의 온도로 저하하고, 당해 온도로 유지되기 때문에 도막에는 최적의 건조 조건이 갖추어지고, 보다 단시간의 건조가 가능하게 된다. 그리고 도막이 건조에 이르는 시간경과를 계시부(192)가 계시하면, 제어부(100)의 제어에 의하여 회전수 조정부(196)에 기동종료를 알리는 출력이 주어진다. 이 결과, 회전수 조정부(196) 히터관(H)에의 전력공급을 정지하고 그 후 모터(138)에 대한 전력공급을 정지하고 축류 팬(134)의 회전을 정지시킨다.

그리고, 본 실시예의 형태에 있어서는 히터관(H)과 도막과의 사이의 거리를 입력수단으로서의 텐키(194)의 조작으로 입력하고 있는데 본 장치에는 반드시 입력수단으로서의 텐키(194)를 구비할 필요는 없고, 이 거리는 작업자가 이동 스탠드(174)와 함께 함체{히터관(H)을 포함: 110}를 이동시킴으로써 수시 임의로 설정하여도 좋다.

본 실시의 형태에 있어서는 히터관(H)의 양단의 단자부(C)를 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈: 118) 내에 돌출시키고 축류 팬(134)에서의 송풍으로 냉각하도록 하였기 때문에 히터관(H)의 발열부(132)는 최대능력으로 발열을 계속하고, 최적의 방사 스펙트럼파장의 원적외선의 조사를 계속하는 것이 가능하게 되고, 도막의 건조시간을 한층 더 단축하는 것이 가능하게 된다.

또한, 계시부(192)의 계시에 의하여 도막의 온도가 예를 들면 100℃에 도달한 시점에서 축류 팬(134)을 회전시키고 도막에 1.2m/s 이상의 송풍 또는 1m X 0.7m의 면적에 있어서는 35~50리터/시의 풍량을 쏘임으로써 도막의 온도를 60℃~70℃로 저하시키고 당해 온도를 10℃ 이내의 범위로 유지하도록 구성하였기 때문에 이 점에서도 최적의 환경조건을 제공할 수 있고, 한층 더 건조시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.

도 13은 물의 적외선 흡수 스펙트럼을, 도 14는 크실렌의 적외선 흡수 스펙트럼을, 도 15는 톨루엔의 적외선 흡수 스펙트럼을, 각각 나타내는 특성도이다.

이들의 적외선 흡수 스펙트럼의 특성도에는 투과율이 낮은 파장, 바꾸어 말하면 흡수율이 높은 파장(흡수 피크파장)이 존재하는 것을 알 수 있다.

이것은 물질에 적외선을 조사하면 그것을 구성하고 있는 분자가 광의 에너지 를 흡수하고 양자화된 진동 또는 회전의 상태가 변화하기 때문에 어떤 물질을 투과(또는 물질로 반사)시킨 적외선에는 조사한 적외선보다도 분자의 운동의 상태의 추이에 사용된 에너지분만큼 약한 것이 된다고 해석되고 있다.

그래서 본 발명자는 이 적외선의 흡수 스펙트럼에 착목하고 수계 도료의 용제로서 물(이온수)을 사용한 경우, 도 13에서 알 수 있는 바와 같이 3㎛근방 및 6㎛근방에 큰 흡수 피크파장이 존재하기 때문에 이와 같은 파장을 포함하고 보다 넓은 영역의 파장띠(예를 들면 2.5 내지 11㎛)의 열방사를 하는 발열체를 사용하는 것을 착안하였다.

즉, 종래에는 히터관(H)에 있어서 열량(온도)이 크면 클수록 건조로 연결된다고 하는 생각이 있었는데, 그와 같이 하면 전력 에너지의 소비가 쓸데없이 증대해 버리게 된다.

도 14 및 도 15의 용제인 크실렌의 적외선 흡수 스펙트럼 및 톨루엔의 적외선 흡수 스펙트럼으로부터 알 수 있는 바와 같이 3.5㎛근방 및 7.5㎛근방에 흡수 피크파장이 존재한다.

따라서 발열체로서의 히터관의 발광 스펙트럼이 상기 흡수 스펙트럼의 흡수 피크를 포함하도록 히터관을 설계하면 된다는 것을 규명할 수 있었다.

원적외광을 발하는 히터관의 코팅재별로 온도 상승특성을 측정한 바, 다음 표 1과 같은 결과를 얻었다.

이들의 히터관의 공통되는 바는 동관 내에 니크롬선을 수용하여 이루어지는 것이다.

이 표 1의 측정결과에 따르면 「코팅 없음」인 것이 온도의 상승이 빠르고, 온도도 최고에 도달하였는데, 분광방사특성의 피크치는 단파장인 곳에 있고 3㎛ 이상의 장파장역에서는 방사조도가 낮은 레벨이기 때문에 건조특성이 뒤떨어지게 된다. 그 다음에 「Ni」의 코팅을 한 것이 분광방사특성도 좋고, 이들의 코팅 중에서는 최적의 것임을 알 수 있었다. 그리고 「알루미나?산화철」코팅을 한 것이 그것에 이어서 높은 온도를 얻을 수 있었는데, 소정의 열량이 얻어질 때까지 많은 시간이 걸려 건조에 효율적인 열량을 확보할 수 없다.

히터관 그 자체의 열량적인 용량 향상을 도모함으로써 유효 파장역을 늘리는 것이 가능하다.

그러나 열량 향상을 도모하면 수명이 단축화된다는 문제가 있다.

그래서 본 발명자는 히터관의 단자부분이 열때문에 저하된다는 새로운 원인을 규명하였다.

즉, 이 새로운 원인의 규명에 의거하여 히터의 단자부분을 냉각함으로써 상기 문제를 해결하고, 최대한 유효 파장역을 가진 히터관을 제작하는 것을 실현한 것이다. 이에 따라, 열량의 용량향상이 가능하게 되고 예를 들면 현재 상태에서는 MAX용량이 1.4KW~1.6KW인 것을 1.7KW~1.8KW로 용량 향상이 가능하게 되고 히터관의 유효 파장역(유효 발열역)이 800mm인 것이 850mm~900mm까지 길게 할 수 있었다. 그리고 히터관의 표면온도가 500℃ 전후였던 것이 100℃전후로 올려서 600℃전후로 하는 것이 가능하게 되었다. 그래서 히터관의 상대방사밀도의 업에 의하여 상대방사 조사도 밀도를 크게 증대시키는 것이 가능하게 되었다. 이상의 결과로서 히터관의 스펙을 용량 1.7KW~1.8KW, 표면온도 550℃~600℃, 유효길이(유효 발열길이) 850mm~900mm, 히터 밀도 5.5전후로 각각 하는 것을 가능하게 한다. 이에 따라 건조장치로서 최대한의 기능을 가진 히터관을 제작하는 것이 가능하게 된다.

도 16은 제 3의 실시의 형태에 관한 함체, 히터관 등 건조장치의 주요부의 구성을 나타내는 정면도이다.

이 건조장치의 히터관의 표면온도를 도 16에 나타내는 바와 같이 세로방향으로 A~C의 3구획, 가로방향으로 1~5의 5구획으로 나누어서 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.

	1	2	3	4	5
A	650	640	640	630	640
B	630	650	660	640	640
C	640	640	640	650	630

이 결과에 따르면 최고온도는 B-3구획(중앙부)의 660℃, 최저온도는 C-5의 구획(오른쪽 하단) 및 B-1구획(왼쪽 중앙부)의 630℃, 평균온도는 641℃이고, 대략 균제가 잡힌 방열온도 분포라고 할 수 있다.

다음에 본원 발명자가 개발한 건조장치를 구성하는 기초 데이터가 된 적외건조용 히터는 정격 200V, 소비전력 800W, 관지름 12.5mm, 관길이 380mm의 구조를 가지고, 발열부는 동관 속에 니크롬선이 수용되고 이 동관의 표면에 100㎛의 니켈로 코팅되어 있고, 이하 이것을 「표준품」이라고 한다. 이 표준품은 측정 시료명으로서는 No.3이라고 부르기로 한다.

본 발명자는 이 표준품 No.3 이외에 하기의 표 3에 나타내는 시료에 대해 각종 측정을 행하였다.

상기 표 3 중에서 No.1의 시료는 내부에 니크롬선이 수용된 유리관의 주위에 석영으로 코팅한 것이다.

No.2의 시료는 발열부는 카본이고, 카본을 수용하는 유리관에 석영을 코팅한 것이다. No.3의 시료는 본 발명에 관한 표준품의 히터관이고, 니크롬선을 수용하는 동관의 표면에 니켈을 코팅한 것이다. No.4의 시료는 발열부는 니크롬선이고, 유리관의 표면에 석영가루를 코팅한 것이다. No.5의 시료는 발열부로서 세라믹관의 내부에 니크롬선을 수용한 것이다. 3-120μ 시료는 No.3의 시료에 있어서 니켈의 코팅막의 두께를 120μ으로 증가시킨 것이다. 3-80μ 시료는 No.3의 시료에 있어서 니켈의 코팅막의 두께를 80μ으로 증가시킨 것이다.

(1) 우선 표준이 되는 시료 No.3의 히터관에 대해 3.0㎛~8.0㎛의 범위의 분광방사조도를 전압 200V, 전력 780W를 통전하고 히터관에서 600mm 떨어진 위치에서 일본 분광모노크로미터(CT35GTM)를 사용하여 측정한 결과를 도 17에 도시한다.

도 17에 있어서 가로축은 파장(㎛)을 세로축은 방사조도(μＷ/cm2/nm)를 나타낸다. 이 도 17에서 알 수 있는 바와 같이 방사는 물의 흡수 피크파장이 존재하는 3㎛ 근방에 피크가 있다. 파장 8㎛에서는 피크치의 20%정도가 된다. 파장 3㎛과 8㎛의 사이의 변화는 완만하고, 극단의 요철(凹凸)은 보이지 않는다. 특히 물 다음으로 큰 흡수 스펙트럼의 피크 6㎛부근에 있어서는 피크치의 45%정도이기 때문에 수분의 가장 효율적인 건조를 행할 수 있다.

다음에 표준 시료 No.3의 적외건조용 히터를 사용하고 인가전력을 정격의 약 80%인 650W 및 정격의 약 60%인 500W로 저하시켜 점등하였을 때의 분광방사조도를 정격출력(200V, 800W)의 전력으로 점등하였을 때에 대한 비율로 나타낸 방사조도 상대치(정격치의 경우를 1.00로 함)의 특성곡선을 도 18에 나타낸다.

또한, 이때 적외건조용 히터의 관의 온도는 정격전력의 800W를 인가하였을 때가 650℃, 650W를 인가하였을 때가 597℃, 500W를 인가하였을 때가 543℃가 된다. 650W에서의 방사조도는 3.1㎛부근, 500W에서는 3.4㎛부근과 약간 변화하는데, 수분의 흡수 피크파장과 거의 어긋나지 않기 때문에 건조의 효율성에는 영향이 없다.

다음에 표 3에 나타낸 각종 적외선 건조히터의 분광방사조도의 상기 표준이 되는 시료 No.3에 대한 상대방사조도 특성을 도 19에 도시한다.

즉, 도 19는 시료 No.1, No.2, No.4, No.5를 각각의 정격 전압으로 점등하였을 때의 분광방사조도를 표준시료 No.3(200V, 800W)은 정격전압으로 점등하였을 때의 거리 600mm 떨어진 위치에 있어서의 분광방사조도와 비교한 결과를 그래프로 도시한 것이다.

이 도 19에 따르면 시료 No.2를 제외한 모든 시료의 분광방사조도는 측정의 전체 파장역에서 표준시료 No.3보다도 낮은 레벨이 되어 있다. 시료 No.2도 파장 4.2㎛보다 장파장에서는 방사조도가 표준시료 No.3보다도 낮게 된다.

시료 No.1의 방사조도는 파장 3㎛부터 5㎛의 범위에서는 표준시료 No.3의 70%내외이지만, 파장 5㎛이상의 파장역에서는 증가하고 파장 7㎛부근에서는 90%정도로 된다. 한편, 시료 No.2의 방사조도는 4.5㎛이하에서는 급격히 증가하여, 파장 3㎛에서는 표준시료 No.3의 2배 이상으로 되어 있다. 이것은 카본 발열체의 방사가 석영관을 투과하는 것에 따른 것이라고 생각된다.

시료 No.4의 방사조도는 파장 3㎛부터 5.5㎛에서는 표준시료 No.3의 50%이하로, 파장 5.5㎛이상에서는 증가하지만, 파장 7㎛부근에서는 70%정도이다. 시료 No.4는 텅스텐 필라멘트의 전구이기 때문에 방사의 대부분이 파장 20㎛ 이하에 집중하고 이 파장역의 방사의 주체는 이중관의 외관으로부터의 것이라고 추정된다. 시료 No.5의 방사조도는 파장 3㎛에서는 표준시료 No.3의 30% 이하이지만 5.5㎛에서는 표준시료 No.3의 80%정도까지 증가하여, 파장 7㎛이상에서는 90%정도에 달한다. 그러나 시료 No.5의 시동은 매우 나쁘고, 방사조도가 최대가 될 때까지 20분이상이 걸리기 때문에 건조장치에는 적당하지 않다.

이와 같이 도 19의 각종 적외건조용 히터에 대해서 표준시료 No.3에 대한 상대 방사조도 특성을 측정한 바에 따르면 표준시료 No.3이면 수계 도료 속의 분자의 움직임을 활발하게 하고 도료 속의 분자끼리의 중합 결합을 빠르게 할 수 있다.

시료 No.2에 의해서도 3.0㎛~4.2㎛의 영역에 있어서는 표준시료 No.3보다 훨씬 큰 분광방사조도를 발하는데, 건조에 유효하다고 되는 4.5㎛이상의 장파장의 영역의 방사조도가 낮기 때문에 건조의 효율이 나쁘고 실용성이 없음이 판명되었다.

또한, 방사조도(밀도)를 짙게 해서 도막에 대한 방사 에너지를 높인다는 것은 건조기(히터)의 도막에 있어서의 방사 상대조도의 밀도를 높여 주는 것이고, 예를 들면 히터와 도막면과의 거리를 근접해 가면 그 조도밀도를 높일 수 있고 혹은 히터의 용량을 높여주는 것이다. 그러나 현실적으로는 히터와 도장면과의 거리를 근접시키면 도장면의 온도가 100℃이상으로 올라가고, 자동차에 도착되어 있는 수지?접착제 또는 강판의 신장 등이 생기고 문제 발생의 요인이 된다. 그리고 히터의 용량(와트수)을 증가시킴으로써 밀도를 올린다는 것은 공장에 있어서의 전기용량의 증설이 되고 전기설비 등에 많은 경비 증가가 예상되고, 가능한 한 전기용량을 증가시키지 않으며 거리를 별로 근접시키지 않고 건조의 효율을 높일 수 있는 것이 바람직하다.

그래서 본 발명자가 적외건조용 히터와 피건조면과의 빈틈마다의 방사밀도의 관계를 측정한 결과를 하기의 표 4에 나타낸다. 이 표 4는 표준시료 No.3의 히터와 피건조면과의 사이의 거리를 600mm로 하였을 때의 방사밀도를 1.00으로 한 상대치를 나타낸다.

거리(mm)	상대조도(350mm)
300	3.49
400	2.12
500	1.41
600	1.000
700	0.745
800	0.576
900	0.458

표 4에 나타낸 바와 같은 거리 대 상대조도를 미리 실측하여 둠으로써 거리가 바뀌어도 그 상대조도를 간단하게 환산할 수 있다. 예를 들면 시료 No.3의 거리가 500mm에 근접하면, 상대조도는 1.41배가 된다.

다음에 수계 도료의 건조 요인(효율화)을 찾기 위해서, 웨이스트(waste cloth)를 물로 적셔 자동차의 바디의 표면에 전장(展張)하고, 상기 웨이스트의 표면에서 70cm 떨어진 위치에 히터(건조장치)를 설치한 상태에서 이하의 측정을 실시하였다.

이 측정의 목적은 바람을 사용한 도료의 건조성을 뒷받침하는 것으로써 수분의 증발의 추이와 용제 또는 이온수의 증발을 관련시킴으로써 본 발명 시스템에 있어서 수성 도료에 대하여 어떻게 적합한 히터인지를 입증하는 것이다.

측정(검증)방법으로서는 눈이 작은 웨이스트(포)를 사용하고 물로 적신 상태와 히터를 사용한 상태의 무게와 건조상태의 촉수로 건조성을 판단한다.

구체적 조건으로서는

(1) 히터는 미리 통전하고 소정 온도로 시동해 놓는다.

(2) 히터와 웨이스트 사이의 거리는 70cm로 한다.

(3) 웨이스트를 건조시키는 패턴으로서

1) 「패턴 1」: 히터만 통전하는 패턴

2) 「패턴 2」: 히터에서 열을 방사개시하고 나서 30초 후에 팬에 의해 송풍하는 패턴.

3) 「패턴 3」: 히터에서 열을 조사개시하고 나서 45초 후에 팬에 의해 송풍하는 패턴.

4) 「패턴 4」: 히터에서 열을 조사개시하고 나서 60초 후에 팬에 의해 송풍하는 패턴.

5) 「패턴 5」: 히터에서 열을 조사하고 나서 90초 후에 팬에 의해 송풍하는 패턴.

으로 나누어서 측정하였다.

우선 표 5에 외기온 24℃, 습도 65~70%의 환경하에서 상기 5개의 패턴에 의해 7분 동안 건조하였을 때의 건조 전후에 있어서의 수분의 증발량과 증발률의 실측 결과를 나타낸다.

패턴	조건	웨이스트의 무게(g)
		웨이스트 자체의 무게	수분을 포함한 웨이스트의 무게	건조 후의 무게	수분 증발량	증발률
1	히터만	65.9	119.45	79.87	39.59	0.74
2	히터 + 바람(30초 후)	56.0	106.8	77.5	29.3	0.58
3	히터 + 바람(45초 후)	64.2	117.45	70.77	46.68	0.88
4	히터 + 바람(60초 후)	66.98	127.59	77.17	50.12	0.83
5	히터 + 바람(90초 후)	66.81	128.71	82.75	45.96	0.74

상기 표 5에 의거하여 패턴별로 증발률을 그래프화한 것을 도 20에 도시한다.

상기 표 5 및 도 20에서 알 수 있는 것은 증발률이 가장 좋은 것은 패턴 3, 다음에 좋은 것은 패턴 4이다. 즉, 소정 열량에 도달한 풀 파워의 히터의 열만을 웨이스트면 위에 45초간 조사하고 그 후 바로 히터의 열을 조사한 채 소정의 풍량과 풍속의 바람을 팬에 의해 송풍한 패턴이 웨이스트의 건조를 위해서는 가장 좋다는 결과를 얻을 수 있다는 것이다. 그리고 패턴 4, 즉 소정 열량에 도달한 히터의 열만을 웨이스트면 위에 60초간 조사하고 그 후 바로 소정의 풍량과 풍속의 바람을 팬에 의해 웨이스트면을 향해서 송풍한 경우에서도 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 패턴 5, 즉 히터만의 열을 웨이스트면 위에 조사한 후 90초 후에 송풍을 개시한 경우의 증발률이 패턴 3 및 패턴 4보다도 낮은 것은 히터만의 경우와 마찬가지로 웨이스트의 심부 또는 배면측에 수분이 잔류하기 때문이 아닌가라고 추측된다.

다음에 상술한 바와 같이 웨이스트의 건조상태를 해명하기 위해 웨이스트의 표면온도를 측정한 바, 표 6에 나타내는 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

웨이스트의 표면온도(℃)

시간(분)	패턴 1 (히터만 ℃ )	패턴 3 (히터 + 45초 후)	패턴 4 (히터 + 65초 후)	패턴 5 (히터 + 90초 후)
1	44	41	42	44
2	46	38	41	41
3	47	37	39	40
4	49	37	38	39
5	49	38	38	38
6	51	39	39	39
7	53	47	41	40

그리고 상기 표 6을 그래프화한 것을 도21에 도시한다.

도 21에 따르면, 패턴 1의 히터만의 열을 직접 웨이스트에 조사한 경우가 가장 고온이 되고, 다음에 패턴 3의 45초 후에 바람을 쏘이는 경우가 고온이 된다.

여기서 사용되고 있는 히터의 열량분포는 풀 파워로 사용한 경우, 60cm 떨어진 면에서 1분~2분으로 65℃~75℃까지 상승하고 6분~7분으로는 120℃~130℃까지 오르는 능력을 가지고 있는데, 물로 적신 웨이스트의 경우 수분의 온도 상승은 상당히 완만하게 되고 팬에 의해 바람을 쏘이면 일단 6분 전후까지 온도가 떨어지고, 7분 경과 후부터 서서히 오르기 시작하는 것을 볼 수 있다.

상술한 바와 같이 하여 웨이스트의 증발량과 표면온도에 대해서 검증하였는데, 본 발명자는 자동차의 도어(강판) 표면에 전장한 웨이스트를 벗겨내어 수분의 잔료상태를 확인하였다.

우선 도 22에 도시하는 바와 같이 상기 패턴 1, 즉 히터만을 구동하여 웨이스트상에 열을 조사한 상태(a)에서 웨이스트를 벗겨내어 도어 표면을 노출한 상태(b)로 관찰하면 그 노출부분의 약 80%의 면적부분에 수분이 남아 있었다는 것이 확인되었다.

이에 대해 도 23에 도시하는 바와 같이 패턴 3, 즉 히터에 의한 열조사의 45초 후부터 팬에 의한 송풍을 준 상태(a)에서 웨이스트를 벗겨내어 도어 표면을 노출한 상태(b)에서 관찰하였는데, 그 노출부분에 대해 약 5%의 면적부분밖에 수분이 남아 있지 않음이 것을 확인되었다.

상술한 바로부터 히터의 열만을 가하고 건조시키려고 하더라도 소정의 시간 내에서는 74%정도 밖에 증발하지 않는데, 열과 바람이 합리적으로 조합함으로써 약90%를 증발시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

그리고 건조상태를 피도물(이 경우 웨이스트)의 무게만으로는 원래 수분의 증발상태를 파악할 수 없고, 수분의 증발은 표면만인지 아니면 내부 혹은 배면에서도 행해지는고 있는지를, 상술한 바와 같이 관찰함으로써 바람직한 건조조건을 이끌어낼 수 있다.

즉, 실제 도장시에 있어서의 상태와 대조해 보면 강판에 도장한 상태에서 수분은 표면에 비산하는 수분과 도막 속의 잔분으로서 남아 있는 상태가 있다. 그 잔분이 비산하지 않는 한 건조하지 않는다는 것이다. 이 도막 속에 있어서의 수분의 함유 현상에 대처할 필요가 있다. 본 발명자는 열과 바람의 합리적인 병용에 의해 비약적으로 증발시간을 단축해서 양호한 건조상태를 얻는 것을 실현하였다.

다음에 본 발명자는 「수성 서프」를 도장한 후 상술한 바와 같은 건조 시스템으로 소정시간 건조한 도장물을, 자연 건조한 경우의 중량변화를 측정하였다.

자연 건조 16℃~18℃로 16시간 후의 중량변화와 막두께

패턴	건조 조건	작업 종료시 (g)	16시간 후 (g)	경시 변화 (g)	도포평균 막두께 (㎛)
1	열풍	66.32	66.2	0.12	69.55
2	열만	66.52	66.44	0.08	73.4
3	바람만	66.19	65.83	0.36	71.54
4	시스템 30	66.34	66.34	0	71.4
5	시스템 45	66.47	66.46	0.01	97.5
6	시스템 60	66.21	66.21	0	92.5

상기 표 7은 패턴 1~패턴 6에 의한 건조조건으로 건조시킨 피도물을 한층 더 16℃~18℃로 16시간 자연 건조한 후의 중량의 변화와 막두께를 측정한 결과이다. 이 표 7에서는 「시스템 30」「시스템 45」및 「시스템 60」의 중량의 경시변화가 0~0.01로 거의 없기 때문에 자연 건조에 들어가기 전에 이미 완전히 건조상태가 되어 있던 것을 의미하고 이상적인 건조 시스템인 것이 실증되었다. 여기서 시스템 30, 45 및 60이라는 것은 상술한 바와 같이 미리 히터의 풀 파워로 열을 30초간, 45초간 및 60초간에 걸쳐서 도막면에 조사하고 그 후 바로 팬에 의한 바람을 가하여 열풍을 조사한 것을 의미한다.

표 7에 있어서 「패턴 1」의 「열풍」이라는 것은 맨 처음부터 히터와 팬을 동시에 작동시키는 상태를 말하고 「패턴 2」의 「열풍만」이라는 것은 히터의 열을 조사하는 것 뿐인 상태를 말하고 「패턴 3」의 「바람만」이라는 것은 팬에 의해 바람을 쏘이는 것 뿐인 상태를 말한다.

표 7에서 알 수 있는 바와 같이 단순히 히터의 열만을 주는 경우나, 단순히 바람을 쏘일 뿐인 경우는 물론이고, 단순히 맨 처음부터 열풍을 쏘일 뿐인 경우(패턴 1의 경우)는 수분이 많이 잔류되는 것이 명백하게 되고, 그 후 16시간에 걸쳐서 자연건조하더라도 수분이 잔류하여 버리기 때문에 건조수단으로서는 적합하지 않음이 실증되었다.

다음에 상술한 바와 같이 검증한 도장방법 및 건조방법에 입각하여 수계 도료를 사용한 표준적인 도장?건조순서를 구체적으로 설명한다.

우선 도장?건조순서의 설명에 앞서 자동차의 차체의 도장의 구성에 대해 도 24를 사용해서 간단하게 설명한다.

도 24에 있어서 자동차의 차체(205)가 사고에 의하여 손상하고 감몰(嵌沒)부(201)가 생긴 것으로 하면 그 감몰부(201)는 뒤쪽(도 24에서 우측)을 두드려서 밀어내거나, 뒤쪽으로부터 두드려 내는 작업이 불가능하거나 어려운 경우는, 표면에서 끌어내는 도구를 사용하여 끌어낸다.

이와 같은 판금작업을 실행하더라도 원형대로는 되지 않기 때문에 감몰부(201)를 더블 액션 샌더(double action sander) 등을 사용하여 바탕과 구도막의 단차를 없애도록 피더 엣지(feather edge)를 내는 연마를 실행한 후에 퍼티(putty: 202)를 도포하고 건조 후 더블 액션 샌더, 손으로 닦는 페이퍼 등으로 연마하고 손상 전의 강판 표면의 형상이 되도록 연마한다.

본 발명에 관한 도장 시스템은 상술한 퍼티처리 후의 서페이서(surfacer: 203) 및 덧칠 도장(204)까지의 수리공정 중에서 수계 도료의 재료를 모두 사용해서 이하와 같이 보수를 실시하는 시스템이다.

A. 플라서프 도장의 스텝

플라서프(중칠)는 방수(防銹)?밀착?실러 효과(sealer effect)를 위해서 도포하는 것이며, 일반적으로 도장회수로서는 2~3회 실시하는 것이 표준작업으로 되어 있고, 도장막 두께는 일반적으로 토털 60~80미크론 정도이다.

(1) 첫 번째 도장의 요령

예를 들면, 구경이 1.4mm, 공기 압력이 0.1~0.25Mpa, 토출량이 니들밸브 전체 폐쇄 상태로부터 3~4.5회전 되돌린 상태의 특수 스프레이건(제1의 실시의 형태 또는 동일한 기능을 가지는 스프레이건)을 사용하여 도료막 두께 10~20미크론의 도장을 한다.

다음에 열량, 파장, 풍량, 풍속이 상술한 바와 같은 소정의 범위에 포함되는 특수 건조기를 사용하여 첫 번째의 도장 종료 후, 다음과 같은 건조작업을 실시한다.

즉, 건조장치로서는 발열체에서 60~70cm 떨어진 위치에 있어서 풍속이 0.8~2.0m/min 풍량이 1mX0.7m의 면적당 35~50리터/min이 되는 송풍이 얻어진 팬을 사용한다.

발열체(히터관)로서는 예를 들면 동관 내에 니크롬선이 봉입되고 이 동관의 표면에 80㎛~120㎛의 니켈을 코팅한 것으로서, 소정 시간 내에 60cm~70cm 떨어진 도막이 100℃~130℃에 상승하는 능력을 가지는 것이 사용된다. 그리고 히터관의 표면온도는 예를 들면 표 2에 나타낸 바와 같이 균제가 잡힌 방열온도 분포가 되는 것이 바람직하다.

그리고 구체적으로는 우선 히터관만 30초~45초간 도막면을 조사하고 도막면이 70℃~80℃에 도달한 상태로 바로 팬을 45초~90초간 통전구동한다. 그러면 도막면은 일단 50℃~60℃로 온도가 내려가지만 그 후 온도가 10℃~20℃ 상승하고 거의 일정한 온도로 유지된다.

또한, 건조시간은 도장막 두께와 외기온과 습도의 관계로 변경설정한다.

히터의 방사열량은 히터에서 도막면까지의 거리로 조작하는데 예를 들면 히터의 정격용량이 1.1KW의 경우는 10cm~20cm, 히터의 정격용량이 5.6KW인 경우는 45cm~70cm로 설정하는데 상술한 바와 같이 도장막 두께, 외기온도, 습도 등에 따라 조정한다.

(2) 두 번째의 도장의 요령

첫 번째의 도장 종료 후, 소정의 플러시 오프(flush off) 시간 경과 후, 두 번째의 도장작업에 들어간다. 두 번째의 도장에 있어서도 스프레이건에 대해서는 첫 번째와 마찬가지로 실시하는 것으로 하는데 도장막 두께는 20~30미크론으로 첫 번째보다 도장막 두께가 두껍기 때문에 젖게 하여 색미은폐를 주의하여 도장한다.

건조 스텝에 있어서는 최초 히터관만 45초~60초 통전구동하고 그 후 히터관도 통전한 상태에서 60초~120초 팬으로 송풍한다.

그러면 이 동안은 도막 표면이 60℃~70℃로 내리고, 그 상태를 거의 유지한다.

(3) 세 번째의 도장의 요령

두 번째의 플러시 오프에 의한 열(extra heat)을 약간 식히고 세 번째의 도장에 들어간다.

스프레이건에 의한 도장요령은 상술한 바와 마찬가지인데, 도장막 두께는 20~30미크론으로 한다.

이 공정에서 플라서프(primer surfacer)가 종료하기 때문에 플러시 오프와 세팅(setting)을 겸한 작업이 된다.

건조공정에서는 45초~60초간 히터관으로부터의 열량을 조사하고 그 후 5분~8분간 팬에 의해 소정의 풍량, 풍속의 바람을 상기 히터관의 열과 함께 도장면에 조사한다.

상기 건조시간은 히터의 정격용량에서 다소 조정이 필요하고, 대형 히터(5.6KW)로 5분~6분, 소형 히터(1.1KW)로는 8분 전후의 시간이 필요하다.

여기에서 플라서프의 연마는 내수 페이퍼 800~1000을 사용하고 특히 플라서프의 바림가장자리는 물로 잘 닦을 필요가 있다.

B. 덧칠(컬러 베이스) 도장의 스텝

컬러 베이스 도장은 수계의 도료를 사용하여 은폐할 때까지 칠을 반복한다.

도료?도장의 종류별(예를 들면 메탈릭?펄 도장, 3코트 펄 도장, 고체 에나멜(solid enamel) 등)에 의하여 도장회수, 도장방법을 바꿀 필요가 있다. 도장사이의 플러시 오프는 하기의 요령을 참고로 실시한다.

(1) 첫 번째 도장의 요령

상술한 특수 스프레이건에 의하여 예를 들면 도장면적 10cm2에서 도어 1장정도의 도장을 상정한 경우, 노즐 구경 1.4mm 공기 압력 0.1MPa~0.25Mpa, 토출량 3~4.5회전 되돌리기(전체 폐쇄로부터의 되돌리기 양)으로 설정하여 도장한다.

건조 스텝에 있어서는 히터의 열량만을 30초~45초 도막면에 조사하고 다음에 소정의 풍량?풍속의 바람을 도막면에 상기 히터의 열량과 함께 45초~60초 조사한다. 열량의 조정은 정격용량이나 온도, 습도에 따라서 히터와 도막면과의 거리로 정한다. 예를 들면 히터의 정격용량이 1.1KW의 경우 상기 거리는 10cm~20cm, 정격용량이 5.6KW의 경우 45cm~70cm의 범위로 설정한다.

풍속은 1.5~2.0m/초로 하는 것이 바람직하다. 풍량으로서는 도막면적이 1mX0.7m에 대해서는 35~50리터/분, 바람직하게는 40~44리터/분이 적당하고 도장면적의 대소에 따라서 비례한 풍량으로 변경한다.

히터관에 대해서는 상술한 바와 같이 2㎛~10㎛의 범위에 있어서 분광 방사조사도를 가지는 것을 사용한다.

(2) 두 번째의 도장의 요령

두 번째의 도장은 첫 번째의 플러시 오프에 의한 열을 식히고 나서 젖게 하여 색미은폐를 주의하여 실시한다.

도장막 두께는 3~5미크론으로 한다. 스프레이건의 요령은 첫 번째와 마찬가지이다. 플러시 오프공정도 첫 번째와 마찬가지로 실시하는데 첫 번째보다 도막이 두껍게 되기 때문에 건조 공정은 다소 많이 취하는 것이 바람직하다.

피막의 윤기가 없어지는 상태가 다음 공정으로 이동하는 기준으로 한다.

건조작업은 히터만의 조사시간은 45~60초, 이것에 바람을 가하여 실시하는 조사시간은 60초~90초가 기준이다.

(3) 세 번째~네 번째의 도장의 요령

도장막 두께는 모두 3~5미크론으로 한다. 스프레이건의 요령은 첫 번째와 마찬가지이다. 건조작업은 모두 히터만의 조사시간은 45~60초, 이에 바람을 가하여 실시하는 조사시간은 60분~90분이 기준이다.

(4) 세팅의 요령

컬러 베이스도장 작업 종료 후, 최종 덧칠 클리어작업까지의 동안 연속작업을 실시하는 컬러 베이스작업을 종료한 후 연속하여 논 세팅(non-setting) 상태로 연속작업을 실시한다. 즉, 컬러 베이스작업 종료 후 연속하여 소정의 바람(풍량?풍속), 소정의 파장을 포함하는 분광방사조도와 열을 도막면에 조사하여 수분이나 알콜계의 용제를 어느 정도 증발시킴으로써 세팅종료가 된다.

즉, 우선 히터관의 열만을 45~60초 도막면에 조사하고 다음 소정의 풍량?풍속의 바람을 상기 히터관의 열량과 함께 3분~5분의 세팅작업을 실시한다.

C. 클리어 도장의 스텝

첫 번째의 도장

수계 도료 타입의 클리어를 사용해서 하프 코트, 즉 전체적으로 윤기가 나올 정도로 칠하는 방법으로 도장한다.

스프레이건에 의한 도장은 예를 들면 도장면적 10cm2에서 자동차의 도어 1장정도의 도장을 상정한 경우, 노즐구경 1.4mm, 공기 압력 0.1MPa~0.25MPa, 토출량으로서 노즐 전체 폐쇄로부터 4~5회전 되돌리기에 설정하고 도장막 두께가 10~20미크론이 되도록 도장한다.

건조의 요령은 상술한 바와 같은데 도장막 두께가 두껍게 된 만큼 건조에 시간이 걸린다.

예를 들면 히터관의 열만을 60~90초 도막면에 조사하고 다음에 소정의 풍량, 풍속의 바람을 히터관의 열과 함께 90초~180초 조사한다.

(2) 두 번째~세 번째의 도장의 요령

첫 번째의 플러시 오프에 의한 열을 약간 식히고 첫 번째와 동일한 요령으로 도장한다. 클리어도장 두 번째(또는 세 번째)는 최종 마무리가 되기 때문에 도장 종료 후 쓰레기(dust)?부스럼(rash) 등이 발생하지 않도록 주의하면서 건조작업을 실시한다.

건조의 요령으로서는 상술한 바와 같은데, 건조시간은 보다 길게 들이는 것으로 하고 예를 들면 히터관의 열만을 2분~3분간 도장면에 조사하고 다음에 소정의 풍량, 풍속의 바람을 히터관의 열과 함께 15분~18분 조사한다.

이상, 각 도료 메이커의 수계 도료를 사용하여 도장?건조작업을 실시하는 경우의 표준적인 요령(매뉴얼)을 나타내는 것이다. 이와 같은 표준적인 매뉴얼을 구축함으로써 경험이 적은 작업자라고 하더라도 고품질이고 도장 시간의 단축화를 실현할 수 있다.

그리고 수계 도료를 사용한 경우의 조색 작업도 복잡하고 많은 경험을 쌓지 않으면 원하는 색깔을 낼 수 없다고 하는 문제가 있다. 여기에서는 그 문제의 대응에 대해서는 생략하는 것으로 한다.

본 발명은 상술하고 도시한 실시의 형태에 한정되는 것이 아니라 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.

예를 들면 스프레이건은 제 1의 실시의 형태인 것에 한정되지 않고 본 발명에 요구되는 기능을 충족하는 것이면 시판되고 있는 것, 혹은 앞으로 판매될 것인 것을 사용하여도 좋다.

또한, 본 발명은 도장 스텝과 건조 스텝으로 이루어지는 것인데 예를 들면 양 스텝을 나누어서 단독으로도 발명으로서는 성립하는 것이다.

본 발명에 관한 도장 시스템은 도장 및 건조가 유기용제형 도료에 비해서 극히 어려운 수계 도료이면서 도장이나 건조에 있어서 최적의 조건을 제공하는 것이 가능하다. 예를 들면 실시의 형태에서 설명한 자동차의 표면에의 도장 스텝 및 건 조 스텝에 한정되지 않고 모든 기기 내지는 부재의 보수에 있어서의 도장?건조의 처리에 이용하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 도장 시스템의 일부를 구성하는 도장장치의 제 1의 실시의 형태의 정면 중앙종단면도이다.

도 2는 도 1의 도장장치에 포함된 공기압 조절수단의 부분의 확대종단면도이다.

도 3은 공기압 조절수단 속의 공기밸브를 도시하는 정면도이고, 이 중 (a)는 종래의 공기밸브, (b)는 본 발명에 관한 공기밸브의 외관구성을 도시하는 각각의 정면도이다.

도 4는 도 1의 도장장치에 포함된 니들밸브의 선단측과 분사노즐의 부분의 확대종단면도이다.

도 5는 도 4의 니들밸브의 전체를 확대하여 도시하는 정면도이다.

도 6은 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 관한 도막의 건조장치의 개략적 구성을 설명하는 설명도이다.

도 7은 도 2의 실시의 형태에 관한 히터관의 구성을 설명하는 설명도이다.

도 8은 제 2의 실시의 형태에 관한 함체, 반사 구획체 및 히터관 등 주요부의 구성을 도시하는 정면도이다.

도 9는 제 2의 실시의 형태에 관한 함체, 반사 구획체 및 히터관 등 주요부의 구성을 상방으로부터 본 모식적 단면도이다.

도 10은 제 2의 실시의 형태에 관한 함체, 반사 구획체 및 히터관 등 주요부의 구성을 측쪽으로부터 본 모식적 단면도이다.

도 11은 제 2의 실시의 형태에 관한 함체를 이동 스탠드에 설치한 상태를 도시하는 배면도이다.

도 12는 제 2의 실시의 형태에 관한 도막의 건조장치에 구비된 전기계의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 13은 물의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 특성도이다.

도 14는 크실렌의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 특성도이다.

도 15는 톨루엔의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 특성도이다.

도 16은 본 발명의 제3의 실시의 형태에 관한 함체, 히터관 등 건조장치의 주요부의 구성을 나타내는 정면도이다.

도 17은 본 발명에 관한 건조장치에 적합한 히터관으로서 본 발명자가 창안하고, 시작한 표준적인 히터관(시료No.3)의 3.0㎛~8.0㎛의 범위의 분광방사조도를 도시하는 분광방사조도 특성도이다.

도 18은 표준의 시료No.3의 적외건조용 히터를 사용하여 인가전력을 정격의 80%인 650W 및 정격의 60%인 500W로 저하시켜서 점등하였을 때의 분광방사조도를 정격출력(200V, 800W)의 전력으로 점등하였을 때에 대한 방사조도 상대치(정격치의 경우를 1.00로 함)의 특성도이다.

도 19는 히터관에 각종의 코팅을 실시하여 이루어지는 히터관(No.1, No.2, No.4, No.5)과 표준시료 No.3을 정격전력으로 점등하였을 때의 거리 600mm 떨어진 위치에 있어서의 분광방사조도를 비교한 결과를 그래프화한 분광방사 특성도이다.

도 20은 패턴별 수분 증발률 비교 특성도이다.

도 21은 웨이스트의 표면온도 추이의 그래프이다.

도 22는 히터만을 구동하여 웨이스트상에 열을 조사한 상태(a)로부터 웨이스트를 벗겨내고 도어표면을 노출한 상태(b)를 도시하는 설명도이다.

도 23은 히터에 의한 열조사의 45초 후에서 팬에 의한 송풍을 준 상태(a)로부터 웨이스트를 벗겨내고 도어표면을 노출한 상태(b)를 도시하는 설명도이다.

도 24는 본 발명에 관한 도장 시스템의 공정을 설명하기 위한 자동차의 보수부분의 단면구성을 도시하는 부분단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 스프레이건 2: 압축공기 공급통로

3: 도료공급통로 4: 스프레이건 본체

5: 분사구 6: 도료 분사노즐

7: 니들 밸브 8: 파지부

9: 총신부 10: 공기 니플

11: 공기압 조절수단 12: 장착공

13: 코일 스프링 14: 밸브좌 본체

15: 밸브좌부 16: 밸브부

17: 연결부 18: 공기제한부

19: 스프링 받이 20: 나사부

21: 밸브봉 22: 개구부

23: 환형상 홈 24: O링

25: 공기실 26: 선단부

27: 니들 밸브 가이드 28: 코일 스프링

28a: 제1 코일 스프링 28b: 제2 코일 스프링

29: 니들 패킹 30: 패킹 조절나사

31: 도료 조인트 32: 도료 안내로

33: 회전 중심 34: 방아쇠부

35: 공기 캡 36: 관통공

37a, 37b, 37c, 37d: 소공 37e, 37f, 37g, 37h: 소공

38: 제1 테이퍼부 39: 제2 테이퍼부

40: 제3 테이퍼부 41: 분사량 제한부

42: 개폐 밸브부 43: 가이드실

H: 히터관 C: 단자부

100: 제어부 110: 함체

112: 반사 구획체 114: 커버부재

116: 정류판

118: 통기공간(소요의 송풍용 공간 내지 송풍용 빈틈)

122: 정면 반사체 123: 정면 중앙반사체

124: 상면 반사체 126: 하면 반사체

128: 측면 반사체 132: 발열부

134: 축류 팬 136: 송풍용 공간

138: 모터 142: 흡기공

144: 필터 가압판 146: 필터 받이

152: 필터 154: 흡기공간

162: 제1 회동체 164: 손잡이

166: 제2 회동체 168: 손잡이

172: 암 173: 지지 암

174: 이동 스탠드 175: 베이스부재

176: 지주 177: 캐스터

192: 계시부 194: 텐키(Ten Key)

196: 회전수 조정부 201: 손상된 감몰부

202: 퍼티 203: 서페이서

204: 덧칠 도장 205: 자동차의 차체

Claims (11)

1. 수계 도료를 사용한 보수를 위한 도장 방법으로서,

   압축공기와 고점도의 수계 도료를 혼합하고, 도료를 분무화하고 피도포면에 스프레이건을 사용하여 피도장면에 도포하는 도장 스텝과,

   상기 도장 스텝으로부터 경화 시간 및 플러시 오프 시간이 경과하고 나서, 반사체와, 상기 반사체의 앞쪽에 배설된 발열체와, 상기 발열체의 뒤쪽에 배설된 송풍수단을 구비한 도막의 건조장치를 상기 수계 도료가 도포된 도막면으로부터 거리를 이격해서 배치하고, 상기 도막면에 대해서 파장영역을 포함하는 열량을 발하는 상기 발열체로 가열하고, 그 후 상기 발열체의 발열을 계속한 상태에서 상기 송풍수단으로 상기 도막면에 바람을 쏘여서 건조를 실시하는 건조 스텝과,

   이어서 상기 도장 스텝과 상기 건조 스텝을 2번 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
2. 수계 도료를 사용한 보수를 위한 도장 방법으로서,

   압축공기와 고점도의 수계 도료를 혼합하고, 도료를 분무화하고 피도포면에 스프레이건을 사용하여 피도장면에 도포하는 도장 스텝과,

   상기 도장 스텝으로부터 경화 시간 및 플러시 오프 시간이 경과하고 나서, 반사체와, 상기 반사체의 앞쪽에 배설된 발열체와, 상기 발열체의 뒤쪽에 배설된 송풍수단을 구비한 도막의 건조장치를 상기 수계 도료가 도포된 도막면으로부터 거리를 이격해서 배치하고, 상기 도막면에 대해서 파장영역을 포함하는 열량을 발하는 상기 발열체로 가열하고, 그 후 상기 발열체의 발열을 계속한 상태에서 상기 송풍수단으로 상기 도막면에 바람을 쏘여서 건조를 실시하는 건조 스텝과,

   상기 도장 스텝으로부터 플러시 오프 시간이 경과한 후에, 공기압력과 분출량을 조정하여 상기 도막면에 도포하는 다음번의 도장 스텝과,

   상기 다음번의 도장 스텝으로부터 경화 시간 및 플러시 오프 시간이 경과한 후에, 상기 거리와 파장영역과 열량을 조정하고 상기 도막면을 가열하고, 그 후, 발열체의 발열을 계속한 상태에서 상기 송풍수단으로 상기 도막면에 바람을 쏘여서 건조를 실시하는 다음번의 건조 스텝과,

   상기 도장 스텝 및 상기 건조 스텝을 2번 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도장 스텝 및 상기 건조 스텝은 플라서프 도장, 덧칠 도장, 클리어 도장에 있어서의 도장 및 건조에 적용하는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프레이건은 압축공기를 공급하는 압축공기 공급통로 및 도료를 공급하는 도료공급 통로가 설치된 도장장치 본체와,

   상기 도장장치 본체에 설치되고, 도료를 분무하는 분사구를 가지는 도료 분사노즐과,

   상기 압축공기 공급통로를 개폐하고, 압축공기압을 조절하는 공기압 조절수단과,

   상기 분사구를 개폐하고 도료의 분사량을 조절하는 도료 조절수단을 구비하고,

   상기 공기압 조절수단은 상기 압축공기 공급통로의 단면적을 0으로부터 연속적으로 변화가능한 밸브부와,

   상기 압축공기 공급통로의 단면적을 감소시키고 감압시키는 공기제한부로 이루어지고,

   상기 도료 조절수단과 상기 공기압 조절수단을 연동해서 작동시키도록 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 스프레이건은 방아쇠부를 도중까지 끌어당기고, 상기 공기압 조절수단 및 상기 도료 조절수단을 함께 반개방 상태로 하였을 때, 상기 도료의 분출량과 상기 압축공기 공급통로의 압력을 적합시키도록 상기 도료 조절수단과 상기 공기압 조절수단을 설정하여 이루어지고, 포드컵 초수가 20~45초인 고점도의 수계 도료의 입자가 균일하게 분무될 수 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 스프레이건은 니들밸브와 도료 분사노즐이 적어도 방아쇠부에 의한 이동 스트로크의 전반의 이동단계에서는 도료의 분사량이 연속적으로 변화하고, 나머지의 이동단계에서는 도료의 분사량이 동일하거나 미소한 변화가 되도록 설정하고 점도가 큰 도료에 있어서의 바림도장 작업에 적합한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조장치는 함체의 정면 반사체 및 이 정면 반사체의 양단에 위치하는 한 쌍의 측면 반사체로 이루어지는 반사 구획체의 앞쪽에 배설한 원적외선을 발할 수 있는 히터관을 발열시키고 이 발열 및 방사 스펙트럼파장을 도막에 조사하고,

   상기 히터관의 발열개시로부터 시간의 경과 후에 송풍수단으로부터 송풍을 실시하고, 상기 도막이 상기 발열로 도달한 온도보다도 이 도막의 온도를 10℃에서 20℃정도 냉각하고 당해 저하 온도를 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조장치의 발열체는 상기 송풍수단으로부터 송풍을 실시하고 있는 상태에서 도막면의 온도가 60℃~70℃ 전후까지 가열하도록 설정되고, 상기 건조 스텝에 있어서, 상기 발열체와 상기 송풍수단은 초수 동안 발열체만을 작동시키고 그 직후에 상기 발열체와 상기 송풍수단을 동시에 초수 동안 작동시키도록 한 것을 특징으로 하는 도장 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도막면에 쏘인 송풍수단에 의한 송풍량은 1mX0.7m의 면적당, 35~50리터/min인 것을 특징으로 하는 도장 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조 스텝에 사용되는 건조장치의 발열체는 상기 수계 도료의 용제인 비이온수 또는 알콜계의 용제가 흡수하기 쉬운 파장역의 방사 스펙트럼을 발하는 것이고, 상기 발열체만이 작동할 때는 2.5㎛~4.0㎛의 중파장역을 포함하는 방사 스펙트럼을 발하고,

    상기 발열체와 상기 송풍수단을 동시에 작동할 때는 5.5㎛~11㎛의 장파장역을 포함하는 방사 스펙트럼을 발하도록 설정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조 스텝에 사용되는 건조장치의 발열체는, 동관의 중심부에 니크롬선이 수용되고 상기 동관의 표면에 니켈을 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보수를 위한 도장 방법.

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